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La Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE) es una fundación de derecho privado, sin fines de lucro. Es un organismo autónomo, técnico y ejecutor de políticas públicas en torno a la Eficiencia Energética, que recibe financiamiento público y privado. Actualmente está operando con recursos obtenidos a través del Convenio de Transferencia con la Subsecretaría de Energía, perteneciente al Ministerio de Energía, y al Convenio de Financiamiento establecido con el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), agencia implementadora del Fondo proveniente del Global Environment (GEF).


© Agencia Chilena de Eficiencia Energética Guía de Apoyo al Desarrrollo de Diagnósticos Energéticos para Instituciones de Educación Superior (EIS) N° de inscripción: 228812 Primera Edición: Abril de 2014 La “Guía de Apoyo al Desarrrollo de Diagnósticos Energéticos para Instituciones de Educación Superior (EIS)”, es un proyecto desarrollado por la Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE) en el marco del “Programa Educativo integral sobre Eficiencia Energética para Educación Superior”, y es financiada por el Ministerio de Energía. Titularidad de los derechos: Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE) Autor: Vanessa Marimón, AChEE Alejandro Morell Fernandez Revisión y edición: Vanessa Marimón, AChEE Diseño gráfico: Víctor Vinagre, AChEE Consultora Creara Empresa colaboradora: Consultora Creara Derechos reservados Prohibida su reproducción


Estimadas y estimados, La Eficiencia Energética puede ser considerada una fuente energética en todos los espacios y sectores, más en aquellos que tienen a la base recursos limitados y necesidades crecientes, como los son las instituciones o establecimientos educacionales, y lograr los beneficios ambientales, económicos y culturales pueden alcanzarse con esfuerzos menores de mejora. Sin perjuicio de lo cual, como en todo proceso de mejora la información de base es fundamental e irreemplazable para que la programación y la toma de decisiones tenga el mayor sustento e impacto alcanzable. En este sentido, mejorar el desempeño energético de cualquier institución educativa, requiere la definición de un alcance preciso que permita focalizar los esfuerzos y recursos y junto con ello, realizar de un diagnóstico lo más acabo posible que permita definir las metas, los plazos y los logros esperados con un grado de certidumbre. Esta guía tiene como objetivo colaborar en esta tarea, describiendo los aspectos, conceptos, procedimientos y proponiendo algunos ejercicios aplicables, que permita facilitar el diseño e implementación de medidas para el uso eficiente de la energía en las instituciones de educación superior del país. Agencia Chilena de Eficiencia Energética


INTRODUCCIÓN

Índice Estructura de la guía......................................................................................................................................................10 1. Introducción...............................................................................................................................................................11 1.1 Situación energética de las Instituciones de Educación Superior (IES).........................................................12 1.1.1 Fuentes de energía y principales usos........................................................................................................13 1.1.2 Distribución de consumos energéticos.......................................................................................................13 2. Primeros pasos del diagnóstico energético...........................................................................................................14 2.1 ¿Qué es un diagnóstico energético?..................................................................................................................15 2.2 ¿Por dónde empezar?...........................................................................................................................................15 2.3 ¿Quién me puede ayudar?...................................................................................................................................17 2.4 Preparación de la visita.........................................................................................................................................17 2.5 Referencias.............................................................................................................................................................17 3. Fase I: Levantamiento de datos...............................................................................................................................18 3.1 Planificación del levantamiento de datos..........................................................................................................19 3.2 Registro de datos de iluminación........................................................................................................................20 3.3 Registro de datos de climatización.....................................................................................................................23 3.4 Registro de datos de Agua Caliente Sanitaria (ACS)........................................................................................28 3.5 Registro de datos de la envolvente térmica......................................................................................................29 3.6 Registro de datos de los equipos.......................................................................................................................32 3.7 Medición de parámetros......................................................................................................................................33 3.8 Referencias.............................................................................................................................................................35 4. Fase II: Contabilidad energética.............................................................................................................................36 4.1 Conceptos básicos................................................................................................................................................37 4.2 Análisis de suministros energéticos....................................................................................................................37 4.3 Elaboración del balance energético...................................................................................................................41 4.3.1 Conceptos básicos.........................................................................................................................................41 4.3.2 Tipos de balances energéticos.....................................................................................................................43 4.4 Establecimiento de la línea base.........................................................................................................................47 4.5 Referencias.............................................................................................................................................................50

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5. Fase III: Identificación y cálculo de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética (MMEE).............................52 5.1 Selección de MMEE..............................................................................................................................................53 5.2 Cálculo del desempeño y el ahorro energético................................................................................................57 5.3 MMEE en iluminación...........................................................................................................................................57 5.3.1 Conceptos básicos.........................................................................................................................................57 5.3.2 Descripción de las MMEE en iluminación...................................................................................................57 5.3.3 Situación en el sector de las Instituciones de educación Superior (IES).................................................59 5.4 MMEE en sistemas de climatización y ACS........................................................................................................60 5.4.1 Conceptos básicos.........................................................................................................................................62 5.4.2 Descripción de las MMEE en climatización y ACS.....................................................................................63 5.4.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES).................................................67 5.5 MMEE en sistemas de edificación.......................................................................................................................70 5.5.1 Conceptos básicos.........................................................................................................................................70 5.5.2 Descripción de las MMEE en edificación....................................................................................................70 5.5.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES).................................................73 5.6 MMEE en equipos.................................................................................................................................................74 5.6.1 Conceptos básicos.........................................................................................................................................74 5.6.2 Descripción de las MMEE en equipos.........................................................................................................74 5.6.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES).................................................77 5.7 Metodología de Medida y Verificación (M&V) de MMEE.................................................................................80 5.7.1 Ejemplo de plan de M&V sobre MMEE en un sistema de generación de calor....................................81 5.8 Referencias.............................................................................................................................................................84 6. Gestión de la energía y mejora continua................................................................................................................86 6.1 Indicadores de seguimiento energético............................................................................................................87 6.2 Sistemas de Gestión de la Energía (SGE) según la norma ISO 50001...........................................................88 6.2.1 Beneficios de la implementación de un SGE.............................................................................................89 6.2.2 Metodología de implementación de un SGE.............................................................................................90 6.3 Referencias.........................................................................................................................................................92 7. Anexos........................................................................................................................................................................94 7.1 Anexo I: Fichas de levantamiento de datos.......................................................................................................95 7.2 Anexo II: Equipos de medición........................................................................................................................ 107 7.2.1 Analizador de redes.................................................................................................................................... 107 7.2.2 Registrador de temperatura...................................................................................................................... 107 7.2.3 Cámara termográfica.................................................................................................................................. 108 7.2.4 Analizador de gases.................................................................................................................................... 109 7.2.5 Registrador de ocupación.......................................................................................................................... 110 7.2.6 Termoflujómetro.......................................................................................................................................... 111 7.2.7 Luxómetro.................................................................................................................................................... 111 7.2.8 Otros equipos de medición....................................................................................................................... 111 7.3 Anexo III: Glosario.............................................................................................................................................. 112


INTRODUCCIÓN

Estructura

de la Guía

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1.- Introducción Situación energética de las Instituciones de Educación Superior (IES). 2.- Primeros pasos del diagnóstico energético Obtener las pautas y acciones fundamentales para la realización exitosa de un diagnóstico energético; desde la recopilación previa de información hasta la obtención de datos “en terreno”. 3.- Fase I. Levantamiento de datos Realizar el catastro de toda la información necesaria para conocer qué hay en la instalación y cómo funciona. 4.-Fase II. Contabilidad energética Analizar el comportamiento de los consumos de los establecimientos educacionales, supervisar el flujo de energía e identificar debilidades para luego seleccionar medidas de mejora adecuadas. 5.- Fase III. Identificación y cálculo de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética (MMEE) Identificar las principales MMEE para iluminación, climatización, Agua Caliente Sanitaria (ACS), edificación y equipos. Asimismo, calcular la mejora del desempeño energético y el ahorro de costos derivado de la implementación de las MMEE identificadas. 6.- Gestión de la energía y mejora continua Implementar nuevas oportunidades de mejora, relacionadas con la gestión de la energía, definiendo los indicadores más adecuados para el seguimiento de los consumos energéticos. También se presentarán los beneficios de un Sistema de Gestión de la Energía (SGE) según la norma ISO 50001 y cómo un diagnóstico energético puede ser empleado como punto de partida en la implementación de un SGE.

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INTRODUCCIÓN

1. Introducción 1.1 Situación energética de las Instituciones de Educación Superior (IES) El sector de IES destaca por su heterogeneidad. En primer lugar se debe destacar la diversidad climática a lo largo de la geografía chilena. Los edificios que dan servicio a las IES tienen necesidades energéticas de climatización según la zona del país en que se sitúan. Desde el punto de vista arquitectónico existen edificios de diversas épocas y calidades (desde edificios históricos de estilo colonial a construcciones de reciente ejecución). Si se observa el aspecto urbanístico, se pueden encontrar edificios integrados en la trama urbana o bajo el formato de “campus”. Las instalaciones técnicas, salvo los sistemas de iluminación, tampoco son uniformes, ya que un porcentaje no despreciable de edificios ni siquiera dispone de un sistema formal de calefacción, frente a edificios con sistemas avanzados de climatización. El uso deportivo es un importante consumo de energía, como así ocurre en las IES que están dotadas de piscina temperada. Finalmente, los usos entre las facultades humanísticas y las científicas son muy diferentes, destacando sobre todo la presencia de laboratorios con diferentes propósitos.

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1.1.1 Fuentes de energía y principales usos Las fuentes de energía utilizadas por las IES son fundamentalmente: electricidad, gas natural, gas licuado y diesel. Sin embargo, en las Regiones de la Araucanía y de los Ríos se dan consumos de dendroenergía en forma de leña o pellets.

Fuentes energé+cas 9%  

2%

11%

Electricidad

40%

Gas natural   Diesel   Gas  licuado   Pellets   Leña  

38%

Gráfico 1. Distribución media de fuentes energéticas empleadas en IES.

1.1.2 Distribución de consumos energéticos Las siguientes categorías representan los usos a los que se destina el consumo de energía: •• Calefacción. •• Refrigeración. •• Agua Caliente Sanitaria (ACS). •• Iluminación interior. •• Iluminación exterior. •• Equipos informáticos. •• Otros. A éstos se debe agregar que algunos centros de IES hacen uso de piscinas temperadas, vehículos institucionales y laboratorios.

Distribución por  usos Calefacción   17%  

Refrigeración

17%

ACS

1%

8%

Piscina temperada   Vehículos  

1%

17%

15%

Laboratorios Iluminación  interior  

0%

Iluminación exterior   0%  

24%

Equipos informáJcos   Otros  artefactos  

Gráfico 2. Distribución media de usos energéticos empleados en las IES.

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PRIMEROS PASOS DEL DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO

2.

Primeros pasos del diagnóstico energética Un diagnóstico energético es el estudio y análisis del uso de la energía en una instalación con el fin de identificar oportunidades de ahorro energético. Puede ser de gran utilidad en una IES para detectar áreas de mejora.

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Objetivo Obtener las pautas y acciones fundamentales para la realización de un diagnóstico energético; desde la recopilación previa de información hasta la obtención de datos “en terreno”.

2.1 ¿Qué es un diagnóstico energético? Un diagnóstico energético es el estudio y análisis del uso de la energía en un edificio, proceso o sistema cuyo objetivo principal es la identificación de oportunidades de ahorro de energía en las instalaciones. Un diagnóstico energético se realiza en tres fases como muestra el esquema:

FASE I. Levantamiento de datos

FASE II. Contabilidad energética

Las tareas a realizar en cada fase se desarrollan en los capítulos 3, 4 y 5 de esta guía.

2.2 ¿Por dónde empezar? Antes de proceder al levantamiento y al análisis de datos, se debe realizar una recopilación previa de información. Para esto se debe considerar: •• Información sobre las instalaciones: resulta muy conveniente poder contar con todo tipo de documentación relacionada con las instalaciones y su funcionamiento energético. Se deben recopilar: ȣȣ Planos del establecimiento. ȣȣ Diagramas unilineales. ȣȣ Boletas de los suministros energéticos de al menos los últimos 12 meses. ȣȣ Horarios de funcionamiento. ȣȣ Otros. Si no se dispone de un plano, se puede elaborar un esquema sencillo donde aparecerán los diferentes recintos. Esto permitirá tener una visión más global de la disposición de las salas, así como calcular lo metros cuadrados de las mismas.

FASE III. Identificación y cálculo de medidas de mejora

Figura 1. Fases de un diagnóstico energético.

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PRIMEROS PASOS DEL DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO

Figura 2. Ejemplo de plano del recinto.

La información del plano se puede resumir en una planilla, tal como se muestra a continuación: Tabla 1. Ejemplo de ordenación de la información.

Ejemplo de ordenación de la información Ubicación

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Horario

Nº personas (media)

Metros cuadrados

Número

Sala 1

9:00-13:00 / 15:00-17:00

28

31,50

1

Sala 2

10:00-12:00 / 14:00-17:00

22

23,32

1

Sala 3

9:00-13:00 / 14:00-17:00

50

61,55

1

Sala 4

9:00-13:00 / 15:00-17:00

50

60,45

1

Sala 5

9:00-13:00 / 14:00-16:00

40

42,39

1

Sala computación

8:00-13:00 / 14:00-18:00

25

39,80

1

Sala de reuniones

10:00-14:00

10

24,09

1

Aseos

8:00-13:00 / 14:00-18:00

2

8,82

2

Despachos 1,2,4,5

9:00-13:00 / 14:00-18:00

2

11,32

4

Despacho 3

9:00-14:00

1

11,50

1

Despacho 7

9:00-12:00

1

17,73

1

Biblioteca

8:00-18:00

80

23,33

1

Comedor y cocina

12:00-16:00

15

18,30

1


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•• Estudio del contexto del establecimiento educacional: es importante realizar un estudio de la zona para identificar parámetros que puedan afectar al consumo de energía del establecimiento educacional. En ese sentido se recomienda revisar: ȣȣ Parámetros climatológicos: como la temperatura ambiente, la humedad relativa o la variedad estacional, entre otros. Esto ayudará a determinar las necesidades de climatización incluso las horas de uso de la iluminación. En la página de la Dirección Meteorológica1 se puede consultar este tipo de información. ȣȣ Disponibilidad de suministros energéticos: para conocer de qué fuentes de energía se dispone. Dependiendo de los suministros energéticos disponibles se tendrá un mayor o menor potencial de cambio para fuentes energéticas más económicas o eficientes. ȣȣ Legislación vigente: para comprobar que las instalaciones cumplen con los requisitos mínimos. Esto permitirá identificar algunos cambios necesarios de las instalaciones. A modo de ejemplo, algunas de las fuentes que se pueden consultar son: la Ordenación General de Urbanismo y Construcciones (OGUC) y su Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica, el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios en Chile (RITCH) y Decretos como el 97 de definición de estándares mínimos de eficiencia energética o la resolución sobre etiquetado de eficiencia energética. Con toda esta información se procederá a definir el alcance del diagnóstico energético en cuanto a número de edificios e instalaciones a analizar y los recursos necesarios.

2.3 ¿Quién me puede ayudar? Es importante identificar al personal que puede facilitar información sobre la operación: auxiliares, encargados de mantención u otros. También se debe conocer quién es el responsable de las boletas de los suministros energéticos y de otros datos de interés para el diagnóstico tales como planos del establecimiento, horas de uso de cada sala u ocupación, entre otros. 1

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2.4 Preparación de la visita Es recomendable planificar la visita de las instalaciones, avisando con suficiente antelación al personal de mantenimiento para que puedan ayudar con el levantamiento de información. También se debe preparar de forma previa el material a emplear en la visita: fichas para el registro de datos y equipos de medición.

CONSEJO Se recomienda preparar las fichas de levantamiento de datos adaptadas a las necesidades del diagnóstico energético del establecimiento educacional. En el capítulo 3 de levantamiento de datos hay ejemplos de cómo trabajarlas y en el Anexo I hay fichas en blanco para su utilización.

En el caso de realizar mediciones de parámetros energéticos (temperatura, iluminancia, entre otros), se deberán preparar los equipos de medición a emplear. Para mayor información consultar el capítulo 3 y el Anexo II.

RESULTADOS CONSEGUIDOS •• Alcance del diagnóstico energético definido. •• Información recopilada sobre los edificios y las instalaciones. •• Fichas de levantamiento de datos preparadas para la visita a terreno

2.5 Referencias •• Dirección Meteorológica de Chile. •• Ordenación General de Urbanismo y Construcciones (OGUC). •• Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica. •• Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios en Chile (RITCH). •• Decreto 97, de definición de estándares mínimos de eficiencia energética. •• Resolución sobre etiquetado de eficiencia energética.

Dirección Meteorológica de Chile: http://www.meteochile.gob.cl/

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FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

3.

Fase I: Levantamiento de datos El levantamiento de datos es el primer paso de un diagnóstico energético. Consiste en identificar los equipos consumidores de energía y es muy útil para una IES ya que permite conocer los principales sistemas de la instalación.

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Objetivo Realizar el catastro de toda la información necesaria para conocer qué hay en una instalación y cómo funciona.

El levantamiento de datos es la primera fase de un diagnóstico energético:

3.1 Planificación del levantamiento de datos

FASE I. Levantamiento de datos

Una vez recabada y analizada la información inicial disponible, se procede a realizar la visita y recorrido en la instalación, ello permitirá una evaluación más completa y certera.

FASE II. Contabilidad energética

El objetivo principal de este catastro consiste en conocer qué hay en la instalación y cómo funciona, ya que resulta imposible calcular el impacto de las medidas sin conocer a fondo la instalación.

FASE III. Identificación y cálculo de medidas de mejora

CONSEJO Pedir la colaboración del responsable de las instalaciones. Su función en esta fase resulta indispensable pues está encargado del mantenimiento de todo el edificio y conoce perfectamente su funcionamiento.

El consumo energético, medido en kWh, es igual a la potencia (kW) por el tiempo (horas). Los principales datos que se necesitan obtener durante la visita son, por tanto, la potencia de los equipos consumidores de energía (eléctrica, térmica y otras) y sus horas de uso.

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FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

En general, se distinguen cinco categorías de sistemas que coinciden con los principales usos de la energía en las instalaciones, donde se incluyen los puntos clave sobre los que se debe prestar especial atención en el levantamiento de los datos que señala el siguiente diagrama:

ILUMINACIÓN

GENERACIÓN

CLIMATIZACIÓN

DISTRIBUCIÓN

ACS

UNIDADES TERMINALES

ENVOLVENTE TÉRMICA EQUIPOS

3.2 Registro de datos de iluminación El catastro debe recoger las características de los distintos tipos de ampolletas y sus respectivos equipos auxiliares, así como su horario de utilización. Se debe realizar para todas las IES (salas de clase, casinos, oficinas, biblioteca, entre otros). Para establecer el horario de uso de manera sencilla cuando se esté visitando el edificio, se propone elaborar una tabla similar a la siguiente: Tabla 2. Ejemplo de estimación de horas de uso de los recintos.

Recinto

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Horas al día

Días a la semana

Días al año

Horas anuales

Sala clase 1

5

4

4 x 39 = 156 156 x 5 = 780

Sala clase 2

6

5

5 x 39 = 195 195 x 6 = 1170

Sala de reuniones

2

5

5 x 38 = 190 190 x 2 = 380

Biblioteca

12

6

6 x 40 = 240 240 x 12 = 2880

Oficina profesores

8

5

5 x 38= 190

190 x 8 = 1520


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La siguiente tabla muestra los diferentes tipos de ampolletas existentes para facilitar su identificación durante la visita: Tabla 3. Tipos de ampolletas.

Tipo de ampolleta

Incandescente

Eficacia (lm/W)

Potencia (W)

6-16

20-100

Imágenes de los tipos de ampolleta

Tipo A

De descarga (Halogenuros metálicos)

75-125

20-24000 Ovoides

Halógena

16-30

46-80

Tubulares

Dicroica

80-160

70-120

PAR

Lineal

Reflectora

Ahorradora tornado

Reflectora

0,2 - 150 Tipo A

Fluorescente

Compacta

10-80 Ahorradora globo

LED

Lineal

55-300 Cápsula

Compacta

Reflectora

T8

Reflectora

Globo

8-80

Circular

TL5

TL8, TL10, TL12

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FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

Para más detalle en el conocimiento de los diferentes tipos de ampolletas y otros elementos que componen los sistemas de iluminación se puede consultar la “Guía de Eficiencia Energética en Iluminación. Centros Docentes” del IDAE2. A continuación se muestra el ejemplo de un catastro realizado para la iluminación de un edificio, a partir de la visita in situ. Se pueden encontrar los formatos de fichas de levantamiento de datos de iluminación en el Anexo I de esta guía. Tabla 4. Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de luminación.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de iluminación Recinto

Oficina 1

Oficina 1

Sala 1

Sala 1

Sala 1

Sala 1

Bodega

Tipo de ampolleta

Halógena dicroica

Compacta ahorradora tornado

Halógena dicroica

Compacta ahorradora tornado

Incandescente tipo A

Halógena dicroica

Fluorescente TL5

Potencia (W)

50

36

50

32

60

50

36

Número de grupos

2

4

11

8

5

1

1

Número de ampolleta por grupo

3

2

1

3

1

1

2

Potencia del equipo auxiliar (W)

0

0

0

0

0

0

7,2

Potencia total (W)

300

288

550

768

300

50

86

Existencia detectores de presencia

No

No

No

No

No

No

No

Horas al día

7

2,8

2,8

2,8

2,8

4,2

4,2

Días al año

149

149

149

149

149

149

149

Además, es necesario identificar la existencia de sistemas centralizados de encendido y apagado, interruptores temporales, detectores de luz natural y aprovechamiento de la luz natural en cada uno de los recintos.

CONSEJO Revise la “Guía de Eficiencia Energética para Establecimientos Educacionales (GEEEduc)” de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética3 para encontrar ejemplos de control y diseño de la iluminación.

http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_5573_GT_iluminacion_centros_docentes_01_ 6803da23.pdf 3 Agencia Chilena de Eficiencia Energética: www.acee.cl/recursos/guias apartado de “Edificación”. 2

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3.3 Registro de datos de climatización En el catastro de climatización es necesario distinguir entre los subsistemas: generación de calor y/o frío, distribución y elementos terminales. A continuación se presentan una serie de tablas que pueden servir de herramientas para el levantamiento de la información necesaria para estos subsistemas. Se encuentran además los formatos de las fichas de levantamiento de datos en el Anexo I de la guía.

• Generación de calor Se debe conocer cuál es el sistema de generación de calor del edificio, teniendo en cuenta que es posible que existan varios sistemas diferentes. La siguiente tabla muestra los tipos de sistemas más comunes para facilitar su identificación durante la visita: Tabla 5. Tipos de sistemas de generación de calor

Tipo de sistema

Calderas

Características Convencional Rendimiento (80-85%) Funcionan a altas temperaturas

Baja Temperatura Rendimiento (90-95%)

De condensación Rendimiento (100-105%) Solo trabajan con gas natural

Sistemas eléctricos

Caldera eléctrica

Resistencia eléctrica o radiadores eléctricos

Bomba calor

Estufas eléctricas

De leña

De biomasa

De gas natural

De gas licuado

Estufas

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FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

La “Guía para Calificación de Consultores en Eficiencia Energética”4 de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética clasifica las calderas y explica su funcionamiento para un mejor entendimiento de este tipo de equipos de generación de calor. A la hora de recopilar la información sobre una caldera, o cualquier otro equipo de sistema, corresponde fijarse en la placa de características técnicas, en las especificaciones de los catálogos del fabricante y en los datos que facilitados por el personal de mantenimiento: Tabla 6. Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de una caldera.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de una caldera

4

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Designación

Caldera 1

Descripción

Caldera de condensación

Recinto

Sala de calderas

Nº Unidades

1

Marca

Viessmann

Modelo

Vitrocrossal 200 CT2

Potencia térmica nominal kW

503

Rendimiento nominal (%)

106%

Rendimiento real medido (%)

[-]

Tipo de regulación del quemador

Modulante (25% - 100%)

Año de instalación

2007

Servicio

Edificio principal

Horario de operación

24 horas

Periodo de calefacción

Mayo - septiembre

En el caso de encontrar estufa de leña, de la misma manera que en casos anteriores, se debe realizar el levantamiento de sus principales características: Tabla 7. Ejemplo de levantamiento de datos de una estufa.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de una estufa Descripción

Estufa de leña

Tipo

Cámara simple

Recinto

Oficina 1

Nº Unidades

1

Marca

Gross

Área de calefacción máxima

80 m2

Potencia (Kcal/h)

6.500

Tipo de combustible

Leña de eucalipto

Horas de uso anuales

1.500

Agencia Chilena de la Eficiencia Energética: www.acee.cl/recursos/guias, área de acción “Industria y Minería”


Agencia Chilena de Eficiencia Energética

• Generación de frío

AChEE

A partir de la placa de los sistemas de generación de frío se deben anotar los siguientes parámetros:

Es necesario identificar el sistema de generación de frío y calor del establecimiento educacional, ya que pueden existir varios sistemas a la vez. La tabla a continuación muestra los diferentes tipos de sistemas de generación de frío para facilitar su identificación durante la visita:

Tabla 9. Ficha de levantamiento de datos de un chiller.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de un chiller Designación

Chiller 1

Descripción

Chiller para la generación de frío

Recinto

Cubierta

Nº Unidades

1

Marca

Trane

Modelo

CGAN 214

Potencia térmica nominal (kW)

462

Potencia eléctrica nominal (kW)

172

Rendimiento nominal REE

2,69

Año de instalación

2007

Servicio

Edificio principal

Horario de Operación

24 horas

Periodo de refrigeración

Diciembre - enero

Tabla 8. Tipos de generación de frío .

Tipo de sistema

Características

Aire-Aire No necesitan circuito secundario Uso con splits Rendimiento bajo

Aire-Agua Necesita tuberías para canalizar el agua hacia la UMA Rendimiento medio

Agua-Agua Necesita torres de refrigeración y tuberías para el agua fría Rendimiento alto

Chiller

Bomba de calor

También se debe considerar la ubicación de estos elementos ya que la intemperie y la radiación solar también pueden afectar al funcionamiento y la eficiencia de algunos aparatos. A modo de ejemplo, si un equipo se encuentra en una cubierta, es necesario identificar si existe un elemento de sombra.

Si se desea conocer más sobre sistemas de refrigeración se recomienda consultar la “Guía de Asistencia Técnica de EE en sistemas Motrices. Sistemas de Refrigeración” de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética5.

5

Agencia Chilena de Eficiencia Energética: www.acee.cl/recursos/guias, área de acción “Industria y Minería”

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FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

• Distribución

A continuación se muestra el ejemplo de un catastro realizado para una UMA, a partir de la visita in situ:

Para conectar los sistemas de generación de calor y frío con los elementos terminales existen diferentes sistemas de distribución que también se deben identificar en la visita: Tabla 10. Tipos de sistemas de distribución.

Tipo de sistema de distribución

Tuberías

Conductos de aire caliente

Unidades Manejadoras de Aire

Imágenes de los sistemas de distribución

Tabla 11. Ejemplo ficha de levantamiento de datos de una Unidad Manejadora de Aire.

Ficha de levantamiento de datos de una UMA Designación

UMA 1

Descripción

Unidad Manejadora de Aire

Recinto

Sótano 1

Marca

Carrier

Modelo

39 M Aero

Potencia térmica nominal (kW)

Refrigeración

32

Calefacción

13

Climatizadora con freecooling

Si

Climatizadora con recuperador entálpico

Si

Año de instalación

2007

Servicio

Edificio principal

Horas/Año de operación

8.760

Es necesario identificar si las tuberías y conductos están aislados, así como el material de aislación térmica (lanas de minerales y vidrio, entre otros).

-26-


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También corresponde levantar los datos de las bombas de impulsión, retorno y recirculación que mueven los fluidos del sistema de climatización, tal como se muestra en el ejemplo a continuación:

AChEE

• Elementos terminales Dependiendo del tipo de sistema de climatización existente se deben identificar: radiadores, fancoils, losa radiante o conductos de aire en cada uno de las IES.

Tabla 12. Ficha de levantamiento de datos de una bomba.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de una bomba de impulsión/retorno y recirculación Designación

Bomba 1

Descripción

Primario bomba de calor

Recinto

Sala de calderas

Nº Unidades

2

Marca

Grundfoss

Modelo/Tipo

TPD-100-130/4

Caudal (m3/h)

82,62

Altura max. (m)

9,70

Potencia del motor (kW)

4,00

Existencia de variador de frecuencia

No

Existencia de aislamiento en las tuberías de distribución

No

Horas/Año de operación

8.760

Para un mejor conocimiento del sistema de bombeo, un buen documento de referencia es la “Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas Motrices. Sistemas de bombeo” de la Agencia Chilena de la Eficiencia Energética6.

La siguiente tabla muestra los diferentes elementos terminales para facilitar su identificación durante la visita: Tabla 13. Tipos de elementos terminales.

Tipo de elemento terminal

Sistemas de radiadores

Losa radiante

Intercambio de calor por radiación y convección. Requiere temperaturas en torno a 70ºC.

Intercambio de calor por conducción y convección. Requiere de menor temperatura de salida (35-40ºC).

Fancoils Split (chorro horizontal desde la muralla)

Conductos sin impulsión

6

Características

Cassette (chorro vertical desde el cielo)

El aire caliente sale de los conductos sin necesidad de ventilador.

Agencia Chilena de Eficiencia Energética: www.acee.cl/recursos/guias, área de acción “Industria y Minería”

-27-


FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

A continuación se muestra el ejemplo del registro de datos para un elemento terminal, a partir de la información de la visita: Tabla 14. Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de elementos terminales.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de elementos terminales Designación

Fancoil 1

Descripción

Fancoil

Recinto

Oficina 1

Marca

Junkers

Nº Unidades

10

Potencia frigorífica (kW)

7,6

Potencia térmica (kW)

17

Horas de funcionamiento

660

Designación

Fancoil 1

Descripción

Fancoil

3.4 Registro de datos de agua caliente sanitaria (ACS) El sistema de Agua Caliente Sanitaria (ACS) es el encargado de calentar el agua y distribuirla a temperatura ambiente a los puntos de consumo. Los sistemas de ACS pueden formar parte del sistema de calefacción o tener alguno de los siguientes sistemas autónomos: Tabla 15. Tipos de sistemas de Agua Caliente Sanitaria.

Tipo de sistema

Características

Consumen a demanda

Calefón de paso

Calefón eléctrico

Calefón de gas

Termo de acumulación Acumulan agua a una temperatura regulada por termostato

Si se desean conocer mejor los sistemas de producción de ACS, el IDAE7 ha publicada la “Guía técnica de Agua Caliente Sanitaria Central”, donde se pueden ver los tipos de sistemas que existen y los elementos que lo componen.

IDAE (Instituto por la Diversificación y el Ahorro Energético de España): http://www.idae.es/, dentro de Publicaciones→Ahorro y Eficiencia energética→ Edificios 7

-28-


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AChEE

En el caso de que exista un acumulador para el agua caliente se debe anotar el volumen del mismo y otras características, tal como se muestra en el ejemplo a continuación:

páginas 179 a 186 de la “Guía de Eficiencia Energética para Establecimientos de Salud (GEEESal)”8 de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética

Tabla 16. Ejemplo ficha de levantamiento de datos termo acumulador de

3.5 Registro de datos de la envolvente térmica

Agua Caliente Sanitaria.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos del termo acumulador de ACS Designación

Acumulador 1

Descripción

Acumulador de ACS

Recinto

Sala de calderas

Nº Unidades

4

Marca

Heatsun

Modelo

AC406250T

Potencia térmica nominal (kW)

2,7

Capacidad (litros)

2.500

Temperatura acumulación

45ºC

Año de instalación

2007

La envolvente térmica9 de un edificio son los elementos constructivos a través de los cuales se produce el flujo térmico entre el ambiente interior y exterior del edificio. Está constituida básicamente por los complejos de techumbre, muros, pisos y ventanas. Es necesario caracterizar la envolvente térmica del establecimiento educacional a partir de los siguientes datos: material de construcción del edificio, aislación de los elementos de la envolvente térmica como techumbre, muros y piso, materialidad de las ventanas y puertas, y tipo de acristalamiento, si es simple o termopanel. Para más detalle en el conocimiento de los diferentes componentes de la envolvente térmica y las exigencias de acondicionamiento térmico de edificios en vigor se puede consultar el “Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica”10.

Se pueden encontrar fichas de levantamiento de datos para estos equipos en el Anexo I de esta guía. Se debe considerar la ubicación de estos elementos, ya que la intemperie y la radiación solar pueden afectar el funcionamiento y la eficiencia de algunos aparatos. A modo de ejemplo, si un equipo se encuentra en una cubierta, es necesario identificar si existe un elemento de sombra. Además, se debe registrar el uso diario del ACS, el número de llaves de lavamanos y duchas y la existencia de perlizadores (dispositivo ahorrador de agua cuyo funcionamiento se basa en la mezcla de agua y aire produciendo un chorro abundante y suave generando un ahorro de hasta un 50 % de agua y energía). Para más información consultar las

Agencia Chilena de Eficiencia Energética: www.acee.cl/recursos/guias, en el área de acción “Edificación”. Fuente: Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica (MINVU). 10 Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile (MINVU): http://www.minvu.cl, en el apartado de “Normas Legales / Manuales Técnicos”. 8 9

-29-


FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

La siguiente tabla muestra los principales tipos de materiales para ayudar a su identificación: Tabla 17. Principales elementos de la envolvente térmica.

Elemento de la envolvente térmica

Tipologías principales de materiales

Materialidad principal del edificio Albañilería

Madera

Hormigón

Aislamiento de envolvente térmica Lana mineral

Lana de vidrio

Poliestireno expandido

Poliuretano

Materialidad del marco de ventanas Madera

Aluminio

PVC

Tipo de acristalamiento

Simple

-30-

Termopanel


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AChEE

A continuación se muestra el ejemplo de un catastro realizado para la envolvente de un edificio, a partir de la visita en terreno: El formato de esta ficha de levantamiento de datos se encuentra en el Anexo I. Tabla 18. Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de la envolvente térmica.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de la envolvente térmica Materialidad principal

Albañilería

Madera

Madera

Aislamiento de muros

No

No

Lana mineral 50mm

Aislamiento de techumbre

No

No

Lana de vidrio

Poliestireno

40 mm

50mm

Aislamiento de pisos

No

No

No

No

Número de puertas

20

15

17

22

Madera

Madera

Madera

Madera

62

58

60

69

Materialidad de ventanas

Aluminio

PVC

Madera

Madera

Tipo de acristalamiento en ventanas

Simple

Simple

Simple

Termopanel

Materialidad de puertas Número de ventanas

Albañilería Poliestireno 40mm

Debe realizarse una inspección de aspectos tales como continuidad de la instalación de materiales aislantes, en especial en cielos de techumbre. Además de revisar la existencia de grietas en muros y el estado de conservación de sellos de ventanas y puertas, junto con los encuentros entre éstas y muros a través de marcos. El objetivo de ésto es determinar potenciales infiltraciones de aire así como “puentes térmicos” dados por la discontinuidad del material aislante. Existen diferentes opciones para obtener los datos del aislamiento de la envolvente: •• Revisión de los planos del edificio o del informe del proyecto de edificación. •• Realización de una prueba de la envolvente, lo que permite una caracterización en detalle. Esta medida es muy agresiva y normalmente no se lleva a cabo. •• Medición de la transmitancia térmica, es decir, determinar la energía que atraviesa la superficie o los materiales que forman la envolvente empleando un instrumento de medición llamado termoflujómetro. Cuando no se dispone de este equipo, también se puede estimar en función del espesor y del año de construcción del edificio.

-31-


FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

También es recomendable hacer un diagnóstico de la orientación y los sombreamientos del edificio, ya que dichos factores pueden afectar a la demanda energética del mismo. Si se dispone de una brújula o GPS (Sistema de Posicionamiento Global) será más sencillo poder orientar todos los puntos cardinales en la situación del edificio. En caso de no disponer de ningún equipo de ayuda para determinar la orientación habrá que fijarse en las posiciones del sol a lo largo del día con respecto al edificio. Figura 3. Ejemplo de plano de designación de orientaciones.

3.6 Registro de datos de los equipos En este apartado se incluyen todos los equipos consumidores de energía que no pertenezcan a las categorías anteriores como la iluminación y climatización. En primer lugar habrá que registrar el tipo de equipo: oficina, audiovisuales, laboratorio, ascensores, equipos de cocina y otros. Los que más predominan en los centros educacionales son los equipos de oficina (computadores, impresoras, entre otros). Tabla 20. Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de equipos.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de computadores

Se anotarán en una tabla como la siguiente las orientaciones de cada una de las salas que tienen contacto con la fachada, pues son estas las que se van a ver afectadas por las variaciones climatológicas externas: Tabla 19. Ejemplo de registro de orientaciones de los recintos.

Orientaciones del edificio Recinto

-32-

Orientación

Recinto

Orientación

Sala de reuniones

Poniente

Comedor y Cocina

Norte y Oriente

Biblioteca

Poniente

Gimnasio

Sur y Oriente

Aseos hombre

Poniente

Sala 7

Sur

Aseos mujer

Poniente

Sala Computación

Sur

Dirección UTP

Norte

Sala Multimedia

Sur

Designación

Computadores

Recinto

Sala C

Unidades

15

Potencia nominal (W)

85

Potencia en Stand-by

13

Horas/año de funcionamiento

730

Los ascensores pueden repercutir en gran medida en el consumo, por ello, si existen en el edificio, se debe anotar el tipo de ascensor (eléctrico de tracción, hidráulico o de tracción vertical) y las características del motor. Los formatos de las fichas de levantamiento de datos para estos equipos se encuentran en el Anexo I.


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3.7 Medición de parámetros Si se quiere realizar un diagnóstico de mayor profundidad y se dispone de los equipos adecuados, se pueden realizar mediciones sobre determinados parámetros. Para ello, y en función de la información que se quiere obtener, se utilizan los equipos que se describen en la tabla siguiente: Tabla 21. Equipos y parámetros de medición.

Parámetro

Equipo

Energía eléctrica de la instalación (corriente, tensión, factor de potencia)

Analizador de redes

Temperatura ambiente

Registrador de temperatura

Temperatura superficial

Cámara termográfica

Rendimiento de combustión de una caldera Analizador de gases Cantidad de gases emitidos por una caldera Nivel de ocupación de una sala

Registrador de ocupación

Iluminancia

Luxómetro

z Para mayor información sobre equipos de medición consultar el Anexo II de esta guía. Adicionalmente, existen documentos donde es posible adquirir mayor conocimiento sobre el modo de utilización de estos equipos. Una guía muy interesante a consultar es la “Guía básica de instrumentación de medida de instalaciones en los edificios publicada por la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid11”.

11

Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: http://www.fenercom.com/pages/publicaciones/libros-y-guias-tecnicas.php

-33-


FASE I: LEVANTAMIENTO DE DATOS

3.7 Medición de parámetros Si se quiere realizar un diagnóstico de mayor profundidad y se dispone de los equipos adecuados, se pueden realizar mediciones sobre determinados parámetros. Para ello, y en función de la información que se quiere obtener, se utilizan los equipos que se describen en la tabla siguiente: Tabla 21. Equipos y parámetros de medición.

Parámetro

consultar el Anexo II de esta guía. Adicionalmente, existen documentos donde es posible adquirir mayor conocimiento sobre el modo de utilización de estos equipos. Una guía muy interesante a consultar es la “Guía básica de instrumentación de medida de instalaciones en los edificios publicada por la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid11”. En el caso de los datos resultantes de temperatura ambiente e iluminancia, es importante comparar los datos de medición de los parámetros con los rangos recomendados:

Equipo Tabla 22. Rangos recomendados para parámetros de medición. Fuente:

Energía eléctrica de la instalación (corriente, tensión, factor de potencia)

Analizador de redes

Temperatura ambiente

Registrador de temperatura

Temperatura superficial

Cámara termográfica

RITCH /Norma NCH 4/2003.

Parámetro

Rendimiento de combustión de una caldera

Temperatura ambiente

Rango

20-22 ºC invierno 23-25 ºC verano

Analizador de gases Cantidad de gases emitidos por una caldera Nivel de ocupación de una sala

Registrador de ocupación

Iluminancia

Luxómetro

Para mayor información sobre equipos de medición

Temperatura ambiente

300 lux (salas de clase) 400 lux (oficinas y bibliotecas) 200 lux (gimnasios)

Fuente Tabla 1. Condiciones interiores de diseño del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios en Chile, RITCH Tabla Nº 11.25 Iluminancias mínimas para locales educacionales de la Norma NCH 4/2003 Instalaciones eléctricas en baja tensión

Esta comparación nos permite determinar el cumplimiento de los mínimos requeridos por la normativa e identificar ineficiencias energéticas (exceso de temperatura o iluminación, entre otros). A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un luxómetro en un establecimiento educacional:

-34-


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Tabla 23. Ejemplo de datos obtenidos con un luxómetro comparado con la tabla Nº 11.25 (Iluminancias mínimas para locales educacionales).

Recinto

Iluminancia media medida

Fuente

Dibujo técnico

730

600

Oficinas

480

400

Recepción

250

300

Salas de clases

250

300

Laboratorios

510

500 a 700

Sala de espera

170

200

Pasillos

99

100

Sala de profesores

357

400

Biblioteca

280

400

Gimnasio/ piscina

288

200

Cocina

470

300

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3.8 Referencias •• Guía de Eficiencia Energética en Iluminación. Centros Docentes (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, IDAE). •• Guía de Eficiencia Energética para Establecimientos Educacionales (GEEEduc) (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía para Calificación de Consultores en Eficiencia Energética (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía de Asistencia Técnica de EE en sistemas Motrices. Sistemas de Refrigeración (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas Motrices. Sistemas de bombeo (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía técnica de Agua Caliente Sanitaria Central (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, IDAE). •• Guía de Eficiencia Energética para Establecimientos de Salud (GEEESal) (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía básica de instrumentación de medida de instalaciones en los edificios (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid). •• Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica (Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile).

Fuente: Norma NCH 4/2003.

RESULTADOS CONSEGUIDOS •• Visita a terreno realizada. •• Fichas de levantamiento de datos completadas.

-35-


4.

Fase II: Contabilidad Energética La contabilidad energética es la segunda fase de un diagnóstico energético, en la que se analizan todos los suministros de energía y se realiza un reparto del consumo en la instalación. Es aplicable en una IES para conocer los puntos de mayor consumo de energía.


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AChEE

Objetivo Analizar el comportamiento de los consumos de los establecimientos educacionales, supervisar el flujo de energía e identificar debilidades para luego seleccionar medidas de mejora adecuadas.

FASE I. Levantamiento de datos

FASE II. Contabilidad energética

FASE III. Identificación y cálculo de medidas de mejora

4.2 Análisis de suministros energéticos En primer lugar, se deben analizar las boletas de todos los suministros energéticos utilizados en los establecimientos educacionales. Es decir, se analizará tanto la energía eléctrica como el resto de los combustibles utilizados (gas licuado, gas natural, diesel, pellets, leña). En la boleta es importante localizar el consumo de energía y el período de lectura. En la siguiente figura se puede ver cómo localizar dichos valores:

4.1 Conceptos básicos Balance energético: asignación de consumo de energía a equipos, sistemas, operaciones o cualquier otra división de la organización. Línea base: período de referencia en cuanto a consumos de energía y su costo y, si es posible, su relación con las variables que más influyen en los consumos, como el nivel de actividad, el número de usuarios, variables climatológicas y otras. Los valores así definidos se deben emplear como referencia para el cálculo de los ahorros que se deriven de las mejoras propuestas. Desempeño energético: resultados medibles relacionados con la eficiencia energética y el uso y consumo de la energía.

Figura 4. Ejemplo de boleta de consumo eléctrico.

-37-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Es recomendable resumir la información del consumo anual para su análisis. Para ello, se pueden organizar las boletas de los últimos 12 meses en una planilla, tal como se muestra a continuación:

También se pueden representar los datos en una gráfica para analizar el comportamiento energético del establecimiento educacional a lo largo del año:

Tabla 24. Ejemplo de datos de consumo de electricidad obtenidos de las boletas.

Período de lectura

Consumo de electricidad

Desde

Hasta

Energía activa (kWh)

Costo (CLP)

28-Dic-12

27-Ene-13

91.275

4.563.750

27-Ene-13

28-Feb-13

6.427

321.350

28-Feb-13

27-Mar-13

81.005

4.050.250

27-Mar-13

28-Abr-13

74.859

3.742.950

28-Abr-13

29-May-13

87.555

4.377.750

29-May-13

28-Jun-13

94.785

4.739.250

28-Jun-13

27-Jul-13

92.485

4.624.250

27-Jul-13

28-Ago-13

94.758

4.737.900

28-Ago-13

27-Sep-13

78.551

3.927.550

27-Sep-13

28-Oct-13

91.999

4.599.950

28-Oct-13

27-Nov-13

85.697

4.284.850

27-Nov-13

29-Dic-13

89.457

4.472.850

968.853

48.442.650

Gráfico 3. Ejemplo de curva de consumo eléctrico anual.

Total año 2013

-38-

En el gráfico, se deben analizar los meses con máximos de consumo que coincidirán, en el caso de los establecimientos educacionales, con los meses invernales y los mínimos, con los meses de verano, ajustándose al uso que se hace del edificio. Este análisis se debe realizar para los distintos suministros energéticos con el fin de resumir el comportamiento energético global de las instalaciones.


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Caso práctico ANÁLISIS DE LAS MEDICIONES DE ELECTRICIDAD Situación: Analizar el comportamiento energético de un establecimiento educacional a partir de los datos de consumo eléctrico medidos con un analizador de redes. Con este equipo de medición podemos obtener los consumos del edificio cada hora o incluso cada 15 minutos. Para mayor información sobre este equipo consultar el Anexo II. Datos: Hora

L

M

X

J

V

S

D

0

84,9

86,9

83,4

81,4

86,1

82,0

85,3

1

84,7

84,9

83,0

81,4

84,2

81,3

88,6

2

84,9

85,1

83,0

81,6

84,1

81,2

85,9

3

85,4

84,7

83,1

81,8

84,3

81,8

84,6

4

85,0

84,7

83,1

81,8

84,4

81,7

84,8

5

85,3

84,6

83,0

81,6

84,4

82,3

85,0

6

83,9

83,7

82,6

81,5

83,4

81,3

84,5

7

99,3

101,9

98,4

95,8

95,2

92,3

84,2

8

153,2

151,0

153,5

152,2

149,5

135,2

80,7

9

203,2

195,5

197,7

203,3

190,4

185,6

75,4

10

209,3

198,8

202,3

209,3

194,6

191,6

73,0

11

211,0

201,5

203,5

204,2

195,6

189,6

71,7

12

210,7

202,6

204,1

202,1

194,8

185,2

71,9

Potencia (kW) obtenida del analizador de redes.

-39-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Datos: (continuación) Hora

L

M

X

J

V

S

D

13

205,9

200,5

201,0

194,2

188,4

179,2

72,0

14

209,7

204,4

199,4

197,0

191,5

165,1

71,8

15

211,8

204,8

203,3

196,8

186,9

150,2

72,7

16

206,0

205,0

201,4

190,1

188,3

121,0

72,3

17

206,0

206,0

204,2

192,0

190,5

98,7

72,5

18

207,3

203,6

199,9

189,9

193,6

84,0

76,2

19

223,8

218,9

210,1

210,6

211,4

86,0

81,0

20

226,3

219,1

212,7

211,8

214,2

86,7

85,8

21

216,8

210,9

204,7

205,5

205,0

87,3

86,5

22

180,8

179,0

163,8

173,6

166,1

86,2

87,8

23

93,7

91,7

88,2

91,0

88,0

85,4

87,6

Potencia (kW) obtenida del analizador de redes.

Esta información permite obtener curvas de consumo semanal o diario. Resultados: Curva de consumo semanal Un estudio pormenorizado del día energético medio hábil y de los festivos, permite entender mejor cómo y cuándo se consume la energía eléctrica en el establecimiento educacional.

Lo interesante de las curvas de consumo semanales es ver las diferencias entre el perfil de uso a lo largo de la semana y los fines de semana.

-40-


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AChEE

Curva de consumo diario La curva diaria aporta una información muy interesante para conocer el comportamiento horario. A diferencia de las curvas semanales, donde se utiliza el consumo acumulado, en las curvas diarias es interesante evaluar cómo aumenta o disminuye la potencia. Este análisis permite caracterizar en detalle el patrón de consumo respecto de la cuenta final y los costos dentro de horarios punta.

En el gráfico anterior, se puede observar que para los días hábiles (lunes a viernes) y el sábado, el perfil de consumo horario muestra una clara diferencia entre día (universidad abierta) y noche (universidad cerrada). A partir de una hora, en el caso del ejemplo las 7:00, la potencia demandada crece conforme la actividad en el centro se incrementa, hasta las 9:00, cuando se alcanza un máximo. Por otro lado, el perfil para los días hábiles muestra una estabilización del consumo hasta las 19:00 horas, momento en el que se alcanza un peak de consumo de unos 215 kW que dura hasta las 21:00 horas, para volver a reducirse en el horario de cierre del centro a partir de las 22:00 horas y alcanzar el consumo base nocturno (de aproximadamente 85 kW). En el caso de los sábados, se puede conocer el horario de uso de las instalaciones del personal docente. Los domingos se observa un perfil mucho más plano, con un consumo próximo a los 85 kW en horario nocturno que se reduce a unos 70 – 75 kW durante el día. Esta información es de gran utilidad porque se detectan consumos “vampiro” que se deben eliminar.

4.3 Elaboración del balance energético 4.3.1 Conceptos básicos • Consumo

Energético

El consumo energético de un sistema es igual a la potencia por el tiempo de utilización. En climatización, el consumo energético es igual al producto de la potencia, al tiempo de funcionamiento y al factor de carga de los equipos. El factor de carga en aquellos

equipos que funcionan continuamente tiene como valor la unidad, sin embargo es menor en los equipos que están controlados por sensores (Tª, humedad, presión, etc.) y que funcionan discontinuamente con detenciones y activaciones repentinas.

-41-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Descipción

Equipos

Equipos en funcionamiento contínuo

Equipos en funcionamiento controlado

Están parados o funcionando 100%

Están controlados por sensores (tª, humedad, presión, entre otros) y funcionan discontinuamente, con marchas y paros

•  Radiador eléctrico •  Caldera sin termostato •  Bomba sin variador de frecuencia

Cálculo del consumo

Consumo energético = P x t

La mayor parte de los equipos •  Split de AA •  Caldera con termostato •  Chiller •  Bomba con variador de frecuencia Consumo energético = P x t x FC* *FC es Factor de carga.

La estimación del factor de carga es uno de los requisitos más complicados. Se puede hacer de las siguientes formas:

OBSERVACIÓN DURANTE LAS VISITAS CÓMO ESTIMAR EL FACTOR DE CARGA DE LOS EQUIPOS

• Demanda energética En los edificios, la demanda energética es de dos tipos: •• Calefacción Qcalefacción = Qconducción + Qinfiltración – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación)

MEDICIONES

•• Enfriamiento AJUSTE DEL CONSUMO Qenfriamiento = Qconducción + Qinfiltración + Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación EXPERIENCIA

Por otro lado, el consumo de climatización está relacionado con el rendimiento de los equipos de generación de calor y frío:

Consumo energético climatización (kWh)

=

Demanda energética (kWh) Rendimiento

De este modo, algunas de las oportunidades de reducción de consumos en climatización estarán relacionadas con el aumento del rendimiento de los equipos o la disminución de la demanda de calefacción o refrigeración. Figura 5. Pérdidas y ganancias de calor y refrigeración en un edificio.

-42-


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4.3.2 Tipos de balances energéticos A partir del catastro realizado y de la información de las boletas de suministros energéticos se pueden elaborar diferentes balances energéticos: •• Balance por suministros: consiste en desglosar por fuentes de energía utilizadas todo el consumo energético de la instalación. Es decir, se debe dividir el consumo energético total diferenciando el consumo eléctrico y el consumo de combustibles (diesel, gas natural, leña, entre otros).

AChEE

Tabla 25. Ejemplo de balance de electricidad por usos.

Consumo de electricidad Uso kWh

%

Calefacción

2.900

6

Refrigeración

2.500

5

Iluminación

24.000

49

Equipos de oficina

17.800

36

Otros artefactos

2.100

4

TOTAL

49.300

100

•• Balance por usos total: consiste en desglosar por centros de consumo todo el consumo energético total de la instalación sin diferencias por fuente energética, tal y como se muestra en el siguiente gráfico:

Gráfico 4. Ejemplo de balance energético por suministros.

•• Balance por usos de una fuente de energía: consiste en desglosar por centros de consumo todo el consumo energético de la instalación para una determinada fuente energética. Es decir, se debe indicar el porcentaje de consumo de una determinada fuente de energía para cada uso.

Gráfico 5. Ejemplo de balance energético total por usos.

La importancia de este análisis se basa en conocer exactamente cuál es el peso relativo de cada uno de los centros de consumo en el consumo total de la instalación. Con este conocimiento se pueden priorizar y determinar qué medidas tienen un mayor potencial de ahorro. Por esta razón, el balance energético siempre es previo al cálculo de ahorros y desempeño energético ya que el potencial de mejora de las medidas se calcula en función del consumo actual, obtenido en el balance.

-43-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Caso práctico ELABORACIÓN DE UN BALANCE ENERGÉTICO EN EDUCACIÓN SUPERIOR Situación: Se trata de elaborar el balance de electricidad por usos para un centro de Educación Superior a partir de los datos levantados en la visita y la información de las boletas. Datos: A continuación se muestran el catastro de equipos elaborado a lo largo de la visita, así como las boletas de electricidad referente al último año. Equipo

Cantidad

Potencia (W)

Tubos Fluorescentes

650

36

Computadores

85

350

Impresoras

50

200

Proyectores

15

250

Hervidores

8

2.000

Cafetera

3

1.000

Aire Acondicionado

2

1.300

Refrigerador

2

400

Microondas

2

1.500

Acumuladores

5

3.000

Bombas recirculación

15

400

Catastro de equipos.

Mes

Consumo electricidad (kWh)

Enero

8.799

Febrero

8.430

Marzo

8.559

Abril

10.719

Mayo

12.519

Junio

12.399

Julio

9.932

Agosto

9.879

Septiembre

9.632

Octubre

9.519

Noviembre

9.159

Diciembre

8.340

TOTAL

117.888

Consumo de electricidad obtenido a partir de las boletas.

Cálculos justificativos: Los consumos asociados a cada uno de los usos se calculan empleando la ecuación:

Consumo (kWh) = Potencia (kW) x Tiempo (horas) x Factor de carga

-44-


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A continuación se muestra el consumo calculado para cada uno de los equipos recopilados en el catastro:

Uso

Equipo

Cantidad

Potencia (W)

Horas anuales

Factor de carga

kWh/año

Iluminación

Tubos Fluorescentes

650

36

1.920

100%

44.928

Equipos ofimáticos

Computadores

85

350

1.440

100%

42.840

Equipos ofimáticos

Impresoras

50

200

450

100%

4.500

Equipos no ofimáticos

Proyectores

15

250

960

100%

3.600

Equipos no ofimáticos

Hervidores

8

2.000

120

100%

1.920

Equipos no ofimáticos

Cafetera

3

1.000

120

100%

360

Refrigeración

Aire Acondicionado

2

1.300

1.200

75%

2.340

Equipos no ofimáticos

Refrigerador

2

400

8.760

30%

2.102

Equipos no ofimáticos

Microondas

2

1.500

120

100%

360

ACS

Acumuladores

5

3.000

960

50%

7.200

Calefacción

Bombas recirculación

15

400

960

75%

4.320

Total consumo calculado

114.470

Consumos de electricidad por usos calculados.

Una vez realizados todos los cálculos, es recomendable comparar el consumo eléctrico total calculado con el consumo registrado en las boletas, con el fin de comprobar la conveniencia de los datos empleados. En este caso, el consumo total obtenido en el balance es de 114.470 kWh anuales. Esto supone tan solo un 3% de desviación frente al consumo registrado en las boletas, lo cual resulta un ajuste suficiente para poder dar el balance por válido. Resultados: Se agrupan los diferentes consumos en función de sus usos, obteniendo así el desglose del consumo eléctrico en las instalaciones:

-45-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Consumo (kWh)

%

Iluminación

44.928

39%

Equipos ofimáticos

47.340

41%

Equipos no ofimáticos

8.342

7%

Refrigeración

2.340

2%

ACS

7.200

6%

Calefacción

4.320

4%

114.470

100%

Equipo

TOTAL

Balance energético

La representación gráfica del balance por usos nos facilita el análisis del reparto de consumos de electricidad:

-46-


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4.4 Establecimiento de la línea base A partir de la información obtenida en el balance energético se debe establecer una línea base energética, considerando un período para la recolección de datos adecuado al uso y consumo de energía en la organización. Habitualmente este periodo es de 12 meses. Se deben tener en cuenta las variables que afectan al uso y consumo de la energía, entre las cuales pueden estar incluidos el clima, el nivel de actividad, el número de

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usuarios y otras variables que se consideren oportunas en función de las características de cada IES. Existen diferentes metodologías para el cálculo de la línea de base, algunas de ellas reconocidas dentro de la medición y la verificación de proyectos ESCO como protocolo internacional IPMVP12 (EVO) o la guía 14 de (ASHRAE). Los modelos de correlación matemática son muy útiles para relacionar variables como la temperatura o la ocupación en instalaciones con los consumos eléctricos, como se muestra en el caso práctico a continuación: Una vez definida la línea de base energética, los cambios

Caso práctico ESTABLECIMIENTO DE LA LÍNEA BASE Situación: Se trata de definir la línea base con un modelo de correlación matemática entre el consumo energético para calefacción y los grados día (variable independiente). Datos: Mes

Grados día línea base

Abril

1.170

Mayo

4.052

Junio

6.398

Julio

6.582

Agosto

5.080

Septiembre

3.851

Octubre

2.500

Noviembre

963 Grados Días de Calefacción.

Los grados día se utilizan para calcular la demanda energética de un sistema de climatización, diferencia de una temperatura de referencia y una temperatura media del día. Cuando la temperatura de referencia sea mayor a la temperatura media diaria se habla de grados día de calefacción (HDD), en cambio si la temperatura base es inferior a la temperatura media diaria, se habla de grados día de enfriamiento (CDD).

12

Fuente: http://www.evo-world.org

-47-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

Como se puede ver, sólo se consideran los datos correspondientes a los meses en los que hay consumo de energía para calefacción.

Mes

Consumo línea base (kWh)

Abril

6.225

Mayo

14.373

Junio

20.872

Julio

22.690

Agosto

17.146

Septiembre

13.650

Octubre

8.230

Noviembre

6.130 Consumo de calefacción.

Cálculos justificativos: Se calcula la relación entre los grados día (variable independiente) y el consumo de energía. Esta regresión se hace para la línea base:

Mes

Grados día línea base

Consumo línea base (kWh)

Abril

1.170

6.225

Mayo

4.052

14.373

Junio

6.398

20.872

Julio

6.582

22.690

Agosto

5.080

17.146

Septiembre

3.851

13.650

Octubre

2.500

8.230

963

6.130

Noviembre

-48-


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La regresión se puede realizar con las funciones predeterminadas de la herramienta de cálculo Excel. 25.000 y =  2,9376x  +  2429,9 R²  =  0,98505 20.000

kWh

15.000

10.000

5.000

0

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Grados día

Estimación lineal del consumo de energía vs los datos climáticos.

Obtenemos la siguiente ecuación matemática para el cálculo de los consumos de la línea base:

Consumo (kWh) = 2,9376 x Grados día + 2.429,9

Resultados: Aplicando la ecuación matemática obtenida a las condiciones climáticas del año actual, se pueden conocer los consumos de calefacción esperados en nuestra instalación: Ej.: consumo abril = 2,9376 x 1.542 + 2.429,9 = 5.804

Grados día año actual

Consumo línea base con las condiciones del año actual (kWh)

Abril

1.542

5.804

Mayo

4.116

14.251

Junio

6.794

23.041

Julio

8.668

27.893

Agosto

6.402

21.754

Septiembre

4.375

15.101

Octubre

2.848

10.089

Noviembre

1.119

4.415

Mes

TOTAL

112.259

-49-


FASE II: CONTABILIDAD ENERGÉTICA

en el desempeño energético de la organización se medirán en relación a ésta. Permite comparar consumos actuales y futuros, conociendo el ahorro conseguido tras la implantación de las medidas. El desempeño energético se calculará restando el consumo de la línea resultado del consumo de la línea base con las condiciones del año actual, tal y como se puede observar en el ejemplo a continuación:

Tabla 26. Ejemplo de determinación del desempeño energético por comparación con la línea base.

Ejemplo de determinación del desempeño energético por comparación con la línea base Consumo Línea base con las condiciones del año actual (kWh)

Consumo línea resultado (kWh)

Desempeño energético (kWh)

Abril

5.804

5.165

5.804 - 5.165 = 638

Mayo

14.251

12.683

1.568

Junio

23.041

20.506

2.534

Julio

27.893

25.982

1.911

Agosto

21.754

19.361

2.393

Septiembre

15.101

13.440

1.661

Octubre

10.089

8.980

1.110

Noviembre

4.415

3.929

486

122.348

110.046

12.301

Mes

Total

RESULTADOS CONSEGUIDOS •• Suministros energéticos analizados. •• Balance energético elaborado. •• Línea de base establecida.

4.5 Referencias •• IPMVP “International Performance Measurement and Verification Protocol” (Organización EVO “Efficiency Valuation Organization”). •• Guía 14 de (ASHRAE).

-50-


5.

Fase III: Identificación y Cálculo de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética (MMEE) La identificación de oportunidades de MMEE es la última fase de un diagnóstico energético. Como resultado se obtiene un listado de acciones a implementar para la reducción de consumos de energía que puede ser de gran utilidad a una IES.a


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Objetivo Identificar las principales MMEE para iluminación, climatización, Agua Caliente Sanitaria (ACS), edificacaión y equipos. Asimismo, calcular la mejora del desempeño energético y el ahorro en los costos luego de la implementación de las MMEE identificadas.

La identificación de oportunidades de mejora de eficiencia y gestión energética es la última fase de un diagnóstico energético:

FASE I. Levantamiento de datos

FASE II. Contabilidad energética

FASE III. Identificación y cálculo de medidas de mejora

5.1 Selección de MMEE • Medidas de Mejora de Eficiencia Energética (MMEE): conjunto de acciones que permiten: •• Disminuir el consumo de energía reduciendo su uso innecesario •• Optimizar la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios realmente obtenidos. Será importante considerar la relación costo-eficiencia de cada medida, tratando siempre de priorizar la implementación de MMEE que consigan grandes ahorros con bajas inversiones. De forma general, las MMEE se pueden clasificar en tres tipos de mayor a menor costo de implementación:

RECAMBIO TECNOLÓGICO

$$$

MEDIDA DE GESTIÓN

$$

ADOPCIÓN DE HÁBITOS DE USO RESPONSABLE

$

Figura 6. Clasificación de Medida de Mejora de Eficiencia Energética en función del costo de implementación.

-53-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

Con la inversión y el ahorro económico del desempeño energético se calculará el Periodo de Retorno Simple (PRS) con el que podremos comparar la rentabilidad de las medidas. Este cálculo se explica con más detalle en el apartado 6.2 de esta guía.

CONSEJO Existen herramientas informáticas que pueden ser de ayuda para la evaluación técnica y financiera de las MMEE identificadas, como es el RETSCreen® de la organización “RETScreen International” (www.retscreen.net) A continuación se muestran las Medidas de Mejora de la Eficiencia Energética (MMEE) para las diferentes categorías enumeradas en el capítulo de levantamiento de datos, ordenadas en función de la inversión estimada para su implementación: Tabla 27. Listado de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de iluminación interior.

Categoría

Iluminación interior

-54-

Descripción de la MMEE

Inversión

Página guía

Sustituir balastos electromagnéticos de ampolletas fluorescentes por balastos electrónicos

$$$

74

Sustituir ampolletas existentes por ampolletas tipo LED

$$$

74

Sustituir ampolletas fluorescentes convencionales por ampolletas fluorescentes eficientes

$$

74

Sustituir halógenos convencionales por halógenos eficientes

$$

74

Sustituir ampolletas incandescentes convencionales por ampolletas ahorradoras

$$

73

Instalar sistemas de aprovechamiento de la luz natural

$$

75

Instalar interruptores temporizados en aseos y detectores de presencia en pasillos y zonas de paso

$$

75

Reducir el número de lámparas de la sala

$

75

Mantener las ampolletas limpias

$

76

Eliminar obstáculos que dificulten la iluminación eficaz

$

76

Apagar la luz al salir de una sala

$

76

Encender solo las ampolletas que se vayan a necesitar

$

76

Aprovechar siempre que se pueda la luz natural existente

$

76


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Tabla 28. Listado de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de climatización y Agua Caliente Sanitaria.

Categoría

Climatización y ACS

Descripción de la MMEE

Inversión

Página guía

Cambiar la caldera por una más eficiente

$$$

82

Sustituir enfriadoras o bombas de calor por equipos más eficientes

$$$

82

Instalar un sistema de energía solar térmica para calefacción y ACS

$$$

82

Instalar recuperadores de calor

$$$

83

Cambiar el quemador de la caldera

$$

82

Instalar un sistema de freecooling

$$

84

Instalar variadores de frecuencia en bombas o torres de refrigeración

$$

84

Controlar el caudal de ventilación

$$

84

Realizar una mantención y limpieza periódica de los equipos de climatización y las bombas

$$

84

Controlar la temperatura de funcionamiento de las calderas, de los depósitos de acumulación y la temperatura de uso

$$

84

Instalar válvulas termostáticas

$$

84

Implementar un sistema de zonificación

$$

84

Reducir el caudal y la temperatura del agua para ACS con la implantación de dispositivos eficientes

$$

87

Mejorar el aislación del sistema de distribución y almacenamiento de ACS

$$

87

Regular la temperatura de acuerdo a las recomendaciones e informar a los usuarios

$

85

Evitar las pérdidas de la climatización a través de la apertura de puertas y ventanas

$

86

Eliminar los obstáculos que tapen los elementos terminales

$

85

Utilizar elementos de sombra para aprovechar o frenar las ganancias solares

$

85

No desperdiciar el Agua Caliente Sanitaria (ACS)

$

88

Vestir adecuadamente según la época del año

$

86

-55-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

Tabla 29. Listado de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de edificación y equipos.

Categoría

Edificación

Equipos

-56-

Descripción de la MMEE

Inversión

Página guía

Sustituir ventanas de vidrio simple por termopanel

$$$

93

Sustituir puertas y marcos de ventanas

$$$

93

Aislar elementos de la envolvente térmica

$$

94

Aislar los conductos

$$

94

Frenar la insolación directa con persianas venecianas, toldos o sombreamientos

$$

94

Instalar cortinas de aire, puertas giratorias y cortinas blackout

$$

94

Aislar térmicamente fachadas y azoteas

$$

94

Mejorar el factor solar de superficies opacas y ventanas

$$

95

Instalar burletes en puertas y ventanas

$

94

Mantener puertas y ventanas bien cerradas

$

95

Avisar al responsable de un elemento en mal funcionamiento

$

95

Sustituir el computador de escritorio por notebook

$$$

99

Sustituir la pantalla convencional del computador por LCD

$$$

99

Sustituir el ascensor por uno de tracción vertical

$$$

99

Instalar zapatillas programables o eliminadoras de stand-by

$$

100

Instalar sistemas de control de ascensores

$$

100

Instalar variadores de frecuencia en motores de ascensores

$$

100

Incorporar una política de compras de equipos eficientes

$$

100

Apagar los equipos tras su uso

$

101

Utilizar impresoras y fotocopiadoras de forma razonable

$

102

Configurar los equipos en modo ahorro

$

102

Promover el cambio de uso del ascensor por escaleras

$

102


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5.2 Cálculo del desempeño y el ahorro energético • Desempeño energético: es el ahorro de energía (kWh) que se conseguiría con la implementación de una medida determinada. Si el ahorro se consigue mediante la reducción de la potencia, el cálculo del desempeño energético se obtiene multiplicando la diferencia entre la potencia inicial antes de aplicar la medida y la final después de aplicarla por el tiempo: Desempeño energético (kWh) = (Potencia inicial (W) – Potencia final) × Tiempo (h)

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5.3 MMEE en iluminación 5.3.1 Conceptos básicos

• Detectores de presencia: dispositivo encargado de conectar la iluminación cuando detecta la presencia de una persona en ese espacio. • Interruptores temporizados: interruptor que, al pulsarlo, conecta en este caso la iluminación y está programado para apagarse de manera automática tras un tiempo establecido. • Célula fotoeléctrica: dispositivo que, al detectar la luz natural, hace que la iluminación se mantenga apagada. • Dimmer: dispositivo usado para regular el voltaje de una o varias ampolletas.

Si el ahorro se consigue mediante la reducción del tiempo de uso, el cálculo del ahorro energético se obtiene multiplicando la potencia por la reducción de tiempo conseguida: Desempeño energético (kWh) = Potencia (W) × (Tiempo inicial (h) – Tiempo final (h))

• Ahorro económico: consiste en describir en unidades monetarias (CLP) en lo que se traduce el ahorro de energía conseguido con dicha medida de ahorro.

5.3.2 Descripción de las MMEE en iluminación ILUMINACIÓN

A continuación se identifican las medidas más utilizadas en los sistemas de iluminación interior. • Medidas que implican un recambio tecnológico

Ahorro económico (kWh) = Desempeño energético (kWh) × Precio suministro (CLP/kWh)

• Inversión: cuantifica el costo monetario necesario para la implementación de dicha medida de ahorro. Inversión (CLP) = Nº equipos × (Precio equipo (CLP) + Precio instalación (CLP))

• Periodo de retorno simple (PRS): calcula el tiempo necesario para amortizar la inversión asociada con cada medida de ahorro propuesta.

Sustituir las ampolletas por otras más eficientes

Reducir la potencia de las luminarias

Sustituir las ampolletas por otras de menor potencia

Balastos electrónicos (ampolletas fluorescentes)

Figura 7. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en iluminación: medidas que implican recambio tecnológico.

PRS (años) = Inversión (CLP) / Ahorro económico (CLP)

-57-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

1. Sustituir ampolletas incandescentes convencionales por ampolletas ahorradoras: entre otras sustituciones, se encuentran: ȣȣ Ampolletas incandescentes de 40 W por ampolletas ahorradoras de 8 W. ȣȣ Ampolletas incandescentes de 60 W por ampolletas ahorradoras de 15 W. ȣȣ Ampolletas incandescentes de 100 W por ampolletas ahorradoras de 20 W. 2. Sustituir halógenos convencionales por halógenos eficientes: las ampolletas halógenas dicroicas estándar tienen un consumo de 50 W, tamaño reducido y excelente calidad de luz y reproducción cromática, características que la hacían difíciles de reemplazar por otra tecnología. Sin embargo, recién se ha conseguido fabricar un tipo de halógenos que con las mismas características consume un 60% respecto a las anteriores, conocidos como halógenos eficientes. 3. Sustituir ampolletas fluorescentes convencionales por ampolletas fluorescentes eficientes: en la actualidad es posible encontrar en el mercado un tipo de tubos fluorescentes con una eficiencia mayor que la de los de tipo convencional. Los fluorescentes tipos T10, T8 y T5 de última generación conservan el mismo nivel de iluminación (misma cantidad de lúmenes) pero emplean una menor cantidad de energía. La mayor ventaja que presentan es que pueden ser sustituidos por los tubos fluorescentes actuales sin tener que cambiar la luminaria, por lo que el único costo asociado es el de la compra de la nueva ampolleta. 4. Sustituir por ampolletas tipo LED: esta posibilidad supone el mayor ahorro dada la eficiencia de la tecnología LED. Además la vida útil de este tipo de ampolleta es muy superior al resto, alcanzando las 50.000 horas de funcionamiento y son regulables en potencia sin afectar a la vida de la ampolleta. 5. Sustituir balastos electromagnéticos de ampolletas fluorescentes por balastos electrónicos: los nuevos balastos suponen una ventaja, ya que permiten aumentar la vida útil de tubo, evitan

parpadeos o efecto estroboscópico, permiten regular el nivel de iluminación, reduce el consumo, entre otros.

Adaptar el nivel de iluminación si éste es excesivo

Automatizar el encendido y apagado de las luces en las zonas de paso

Detectores de presencia Interruptores temporizados

Balastos regulables Sistema de aprovechamiento de la luz natural

Dimmers* Célula fotoeléctrica

Figura 8. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en iluminación: medidas de gestión.

1. Reducir el número de lámparas en la sala: una vez analizado el nivel de iluminación de la sala, en el caso de que éste supere los niveles recomendados se podrán eliminar el número de lámparas reduciendo la potencia instalada y, por tanto, el consumo. 2. Instalar interruptores temporales en baños y detectores de presencia en pasillos y zonas de paso: el empleo de dispositivos reguladores puede conseguir un ahorro considerable en zonas de paso poco frecuentadas, tales como baños, archivos o bodegas. 3. Instalar sistemas de aprovechamiento de la luz natural: Existen elementos que detectan la luz natural, como la célula fotoeléctrica, que permiten conectar la iluminación sólo cuando la luz natural no es suficiente. Además, hay otros elementos reguladores, como los balastos regulables o los dimmers que controlan la cantidad de luz que emiten las ampolletas.

* Dimmer: regulador para variar la intensidad de luz que emiten las ampolletas.

-58-

Reducir el número de ampolletas en el recinto


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Mantener las ampolletas limpias Para una iluminación eficaz

Eliminar obstáculos que dificulten una luminación eficaz

Apagar la luz al salir de una sala

Para reducir el uso

Encender sólo las ampolletas que se vayan a utilizar Aprovechar siempre que se pueda la luz natural

Figura 9. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en iluminación: adopción de hábitos de uso responsable.

1. Mantener las ampolletas limpias: el polvo que se va acumulando en las paredes de las ampolletas o las luminarias hace disminuir el nivel de iluminación aportada al recinto. Periódicamente se deben limpiar las mismas para conservar el nivel de iluminación. 2. Eliminar los obstáculos que dificulten la iluminación eficaz: si existen obstáculos a las ampolletas, el nivel de iluminación no alcanzará los niveles mínimos y será necesario instalar más potencia. Eliminando los obstáculos conservaremos los niveles de iluminación necesarios. 3. Apagar la luz al salir de la sala: se debe sensibilizar a los usuarios de los establecimientos educacionales sobre la importancia de apagar las luces siempre que se salga de un recinto. 4. Encender sólo las ampolletas que se vayan a necesitar: si es posible conectar las ampolletas por sectores del recinto, se encenderán sólo las que sean realmente necesarias. Las zonas que no haga falta iluminar podrán permanecer apagadas.

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distribuir los usos en el edificio de tal forma que los que menos tiempo requieran tengan menos luz natural, pero los que sean usados con mayor frecuencia sean los que dispongan de más luz natural.

5.3.3 Situación en el sector de las Instituciones de educación Superior (IES) Los sistemas de iluminación interior más habituales en las IES utilizan las siguientes tecnologías: •• Ampolletas incandescentes. •• Ampolletas halógenas. •• Ampolletas ahorradoras. •• Tubos fluorescentes. ȣȣ T10 ȣȣ T8 ȣȣ T5 •• LED En la mayor parte de los equipos instalados en las IES, ya sean luminarias sobrepuestas, embutidas o en cielo americano, se utilizan tubos fluorescentes T8 en combinación con balasto electromagnético. Es habitual encontrar tubos T10 y T8 mezclados dado que son materiales altamente compatibles, pero los programas de mantención hacen que progresivamente se sustituyan los tubos T10 por T8. El segundo gran grupo de luminarias utilizadas es el de foco embutido con ampolleta ahorradora de tipo bitubo con balasto electromagnético. En los edificios de reciente construcción o áreas reformadas, es habitual encontrar instalaciones de iluminación basada en tubo fluorescente T5. La presencia de ampolletas LED no es masiva, pero se ha comprobado que en los que se han introducido para probar la tecnología, generalmente en sustitución de ampolletas halógenas, focos embutidos o en formatos compatibles con tubos fluorescentes T8. El uso de ampolletas incandescentes es inusual y han sido casi totalmente sustituidas por ampolletas ahorradoras. A continuación se incluye un ejemplo de identificación y cálculo de MMEE en iluminación interior en las IES:

5. Aprovechar, siempre que se pueda, la luz natural: para aprovechar la luz natural se recomienda abrir cortinas y persianas siempre que no se produzcan reflejos o insolación excesiva. También se deben -59-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

5.4 MMEE en sistemas de climatización y agua caliente sanitaria (ACS) Caso práctico MMEE ILUMINACIÓN INTERIOR EN UN EDIFICIO DE USO EDUCATIVO EN SANTIAGO Situación: El sistema principal de iluminación interior de un edificio de uso educativo, ubicado en Santiago, está formado por 355 tubos fluorescentes T10 de 40 W montados en luminarias abiertas de tipo sobrepuesta. El equipo auxiliar que permite el funcionamiento de los tubos fluorescentes es un balasto electromagnético (uno por tubo) con pérdidas de 6 W. Medida propuesta: Se propone la sustitución de cada uno de los tubos existentes por un conjunto formado por un tubo fluorescente T5 de 28 W y el par de adaptadores que permiten la compatibilidad con el tubo T10. Los adaptadores incluyen la función de balasto electrónico. La propuesta permite la sustitución sencilla de los tubos. El procedimiento es el siguiente: •• Corte del suministro electrico. •• Retirada del tubo T10 y del partidor. •• Montaje del conjunto tubo T5 más los correspondientes adaptadores. Cálculo justificativo: Se tienen datos del levantamiento del sistema de iluminación y se ha estimado el número de horas de funcionamiento de cada sala del edificio. La potencia instalada en el sistema existente es de 46 W por tubo, correspondientes a la potencia del tubo T10 (40 W) más la del balasto (6 W). La potencia propuesta para instalar en el sistema es de 29 W por tubo, correspondientes a la potencia del tubo T5 (28 W) más las pérdidas de la electrónica (1 W). La energía consumida por el sistema de iluminación se calcula por medio de la siguiente ecuación: Energía (kWh/año) = Potencia unitaria (kW/Ud) x Tubos (Ud)x Tiempo (h/año)

Aplicando la ecuación a los datos conocidos se obtienen las columnas de “Energía Inicial” y “Energía Propuesta”. El ahorro se calcula por medio de la siguiente ecuación: Ahorro [kWh/año] = Energía Inicial [(kWh)/año]- Energía Propuesta [(kWh)/año]

-60-


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Planta Externa Externa Externa Externa Externa Externa Externa Externa Externa Externa Externa Subterránea Subterránea Subterránea Subterránea Subterránea Subterránea Subterránea Subterránea Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 2 Piso 2 Piso 2 Piso 2 Piso 2 Piso 3 Piso 3 Piso 3 Piso 3 Piso 3 Piso 3 Piso 3 TOTAL

Sala Salón Baño 1 Baño 2 Baño 3 Pasillo Entrada Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Pasillo Sala 01 Sala 02 Comedor Bodega 1 Bodega 2 Bodega 3 Sala CA S. Reun. Baño 3 Baño 4 Hall Of. Entrada Pasillo Sala 11 Bodega Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3 Oficina 4 Oficina 5 Oficina 6 Pasillo Sala 21 Sala 22 Sala 23 Oficina 21 Sala 31 Lab. Comp Sala 32 Pasillo Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3

Tubos Ud

Tiempo h/año

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro kWh/año

24 1 1 1 6 2 4 4 2 2 2 4 18 18 18 1 1 12 4 8 4 4 8 8 4 27 2 4 4 4 4 4 9 4 18 18 18 12 18 18 18 6 2 2 2 355

80 14,4 14,4 14,4 90 90 90 90 90 90 90 72 270 1080 90 127 120 120 90 360 1440 1440 960 96 96 270 120 960 960 960 960 960 90 96 270 270 270 90 270 180 270 96 960 960 960 -

88,32 0,6624 0,6624 0,6624 24,84 8,28 16,56 16,56 8,28 8,28 8,28 13,248 223,56 894,24 74,52 5,842 5,52 66,24 16,56 132,48 264,96 264,96 353,28 35,328 17,664 335,34 11,04 176,64 176,64 176,64 176,64 176,64 37,26 17,664 223,56 223,56 223,56 49,68 223,56 149,04 223,56 26,496 88,32 88,32 88,32 5.442,27

55,68 0,4176 0,4176 0,4176 15,66 5,22 10,44 10,44 5,22 5,22 5,22 8,352 140,94 563,76 46,98 3,683 3,48 41,76 10,44 83,52 167,04 167,04 222,72 22,272 11,136 211,41 6,96 111,36 111,36 111,36 111,36 111,36 23,49 11,136 140,94 140,94 140,94 31,32 140,94 93,96 140,94 16,704 55,68 55,68 55,68 3.431,00

32,64 0,2448 0,2448 0,2448 9,18 3,06 6,12 6,12 3,06 3,06 3,06 4,896 82,62 330,48 27,54 2,159 2,04 24,48 6,12 48,96 97,92 97,92 130,56 13,056 6,528 123,93 4,08 65,28 65,28 65,28 65,28 65,28 13,77 6,528 82,62 82,62 82,62 18,36 82,62 55,08 82,62 9,792 32,64 32,64 32,64 2.011,27

AChEE

-61-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

Resultados: Considerando los siguientes valores de costo de la electricidad y costo de los equipos: •• 75,65 $/kWh. •• 4.500 $/tubo.

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS años

5.442,27

3.431,00

2.011,27

37,0%

152.153

1.597.500

10,5

Se observa que el periodo de retorno de la inversión es muy prolongado. Esto se debe a la baja utilización del sistema de iluminación en muchas de las salas. Se puede plantear una estrategia de inversión conservadora, de manera que sólo será sustituido el sistema de iluminación de aquellas salas con más de 900 horas anuales de funcionamiento. Esta alternativa supone la sustitución de 60 tubos, siendo el resultado final el siguiente:

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS años

5.442,27

4.361,07

1.081,20

19,9%

81.793

270.000

3,3

5.4.1 Conceptos básicos • Freecooling: sistema de enfriamiento gratuito que permite enfriar el aire interior gracias a las menores temperaturas del aire exterior. • Válvulas termostáticas: sirven para controlar la temperatura que emiten los elementos terminales.

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5.4.2 Descripción de las MMEE en climatización y ACS CLIMATIZACIÓN

A continuación se describen las medidas que se emplean con mayor frecuencia en sistemas de climatización13:

• Medidas que implican un recambio tecnológico Cambiar la caldera por una más eficiente

Mejorar la eficiencia de la generación

Sustituir enfriadoras o bombas de calor Cambiar el quemador de la caldera

Instalar energías renovables

AChEE

Las medidas que se utilizan con mayor frecuencia son: 1. Cambiar la caldera por una más eficiente: con el cambio de la caldera convencional por una de baja temperatura o de condensación14 se pueden alcanzar ahorros entre un 15 y un 60 %, por lo que su elevado costo se amortiza rápidamente. También se recomienda, siempre que sea posible, el cambio de caldera de carbón o gasóleo por caldera de gas natural. 2. Sustituir enfriadoras o bombas de calor: sustituir las bombas de calor convencionales por bombas de calor de alto rendimiento, o bombas geotérmicas, con lo que puede obtenerse ahorros de un 20% en el consumo de energía. 3. Cambiar el quemador de la caldera: instalar quemadores modulantes que permitan ajustar el aporte de calor de la caldera a la demanda real. 4. Instalar un sistema de energía solar térmica para calefacción: un sistema de energía solar térmica permite abastecer una parte de la demanda de energía con importantes ahorros y reducciones de la contaminación.

Instalar un sistema de energía solar térmica para calefacción

Figura 10. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en climatización: medidas de implican un recambio tecnológico.

Para más información se puede consultar el documento “Sistemas eficientes de climatización y uso de energías renovables” publicada en la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: http://www.fenercom.com/pages/publicaciones/libros-y-guias-tecnicas.php 14 Para mayor información consultar la “Guía básica de calderas de condensación” de la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: http://www.fenercom.com/pages/publicaciones/libros-y-guias-tecnicas.php 13

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

• Medidas de gestión

aire extraído para transmitirlo al aire impulsado, aumentando el rendimiento total del sistema. Instalar recuperadores de calor

Reducir las pérdidas energéticas

Aislar las conducciones Realizar la limpieza o mantenimiento periódico de las calderas o chillers

Instalar un sistema de freecooling

Controlar la temperatura de funcionamiento de la caldera o chiller

Controlar la temperatura de las salas climatizadas Adecuar la climatización a la demanda

Instalar válvulas termostáticas

Instalar un sistema de zonificación

Instalar variadores de frecuencia en bombas o torres de refrigeración

Controlar el caudal de ventilación

Figura 11. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en climatización: medidas de gestión.

Las medidas que se utilizan con mayor frecuencia son: 1. Instalar recuperadores de calor: otra medida interesante puede ser la instalación de un recuperador entálpico en las unidades de tratamiento de aire. Con este sistema se aprovecha el calor del

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2. Aislar conducciones: el aislamiento de las conducciones permite evitar pérdidas térmicas al ambiente. Se trata de una medida sencilla de implementar y de bajo costo. 3. Realizar un mantenimiento y limpieza periódicos de los equipos de climatización: ejercer un mantenimiento preventivo de los equipos mediante la limpieza de los filtros y garantizando el aislamiento de los mismos. 4. Instalar un sistema de freecooling: se basa en utilizar la capacidad de enfriamiento del aire exterior para enfriar el aire interior de una sala. Pueden lograrse ahorros de hasta un total del 18%. 5. Controlar la temperatura de funcionamiento de las calderas: consiste en ajustar la temperatura de impulsión de calefacción en base a la temperatura exterior, especialmente en épocas climáticas suaves (primavera y otoño), cuando las necesidades de calefacción son menores y se puede reducir la temperatura del agua que va a los radiadores. 6. Instalar válvulas termostáticas: se trata de dispositivos mecánicos que facilitan al usuario mantener las salas a una temperatura determinada, controlando de este modo, la demanda de climatización. 7. Implantar un sistema de zonificación: se divide la instalación por zonas y se controlan los equipos de climatización. Permiten obtener temperaturas diferentes para cada zona con el mismo sistema de climatización, ofreciendo ahorros de hasta el 50% de la potencia instalada, y controlar y zonificar el apagado / encendido de los equipos y el valor de temperatura, ajustando el consumo a las necesidades reales del edificio. 8. Instalar variadores de frecuencia en bombas o torres de refrigeración: se trata de dispositivos mecánicos que posibilitan al usuario mantener las salas a una temperatura determinada, controlando de este modo, la demanda de climatización. 9. Controlar el caudal de ventilación: un exceso de


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ventilación supone un aumento del consumo en climatización, ya que el aire nuevo que se introduce en un edificio debe tratarse. Por esta razón, lo ideal es que el caudal de aire nuevo sea el óptimo para mantener las condiciones higiénicas, a menos que se utilice el sistema freecooling. El caudal óptimo dependerá fundamentalmente de la ocupación del edificio. En los edificios cuya ocupación varíe mucho a lo largo del día resulta muy interesante que el caudal de ventilación dependa de la calidad del aire, para eso se pueden instalar sondas de CO2.

• Adopción de hábitos de uso responsable

Eliminar obstáculos que tapen los elementos terminales Utilización de elementos externos

Utilizar elementos de sombra de las ventanas para aprovechar o frenar las ganancias solares

Informar a los usuarios sobre la temperatura de confort

Utilización de elementos externos

Vestir adecuadamente según la época del año

Evitar las pérdidas de climatización a través de la apertura de puertas y ventanas

Figura 12. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en climatización: adopción de hábitos de uso responsable.

AChEE

Por último, también es importante la adopción de hábitos de uso responsable de las instalaciones, para lo cual se recomienda: 1. Eliminar los obstáculos que tapen los elementos terminales: se debe evitar siempre cubrir con muebles los elementos terminales u otros obstáculos que puedan dificultar la transmisión de calor. 2. Utilizar elementos de sombra de las ventanas para aprovechar o frenar las ganancias solares: dependiendo de las necesidades de cada época del año interesará aprovechar las ganancias de calor aportadas por el sol o, en cambio, evitarlas. Para ello se deben emplear los elementos que existen en la envolvente del edificio para dar sombra y evitar así las ganancias del sol o para aprovechar al máximo las ganancias solares. Las oportunidades de mejora relacionadas con la envolvente térmica se detallan en el apartado de MMEE en edificación de esta guía. 3. Regular la temperatura de acuerdo a las recomendaciones del Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE) (21 ºC en invierno y 26 ºC en verano) e informar a los usuarios: estos valores perfectamente satisfacen el estado de confort del usuario y tienen un consumo eficiente. El IDAE estima que el consumo de los equipos de enfriamiento en verano se incrementa un 8% por cada grado por debajo de los 26 ºC, y un 7 % por cada grado por encima de los 21 ºC en invierno. 4. Vestir adecuadamente según la época del año: llevar ropa fresca en verano y ropa de abrigo en invierno ayudará a reducir en cierta medida la demanda en climatización. 5. Evitar las pérdidas de la climatización a través de la apertura de puertas y ventanas: para conservar la climatización dentro de un recinto las puertas y ventanas deberán permanecer cerradas el mayor tiempo posible. AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS)

Según la clasificación establecida anteriormente también encontramos medidas que implican un recambio tecnológico, medidas de gestión y adopción de hábitos de uso responsable. -65-


FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

• Medidas que implican un recambio tecnológico

• Medidas de gestión Reducir el caudal y temperatura del agua con equipos eficientes

Utilizar calderas de alta eficiencia Medidas que implican recambio tecnológico

Instalar energía solar térmica como sistema de apoyo a la caldera

Figura 13. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en Agua Caliente

Mejorar ailación de las conducciones y depósito de almacenamiento Medidas de gestión Fijar una temperatura adecuada de uso y almacenamiento

Sanitaria: medidas que requieren recambio tecnológico.

Las medidas de ahorro de recambio tecnológico que se emplean con mayor frecuencia en ACS son:

Realizar manutención y revisión de las bombas

Figura 14. Medida de Mejora de Eficiencia Energética en Agua Caliente

1. Aumentar el rendimiento de los equipos con la utilización de calderas de alta eficiencia: con el cambio de la caldera convencional por una de baja temperatura o de condensación15 se pueden alcanzar ahorros entre un 15 y un 60%, por lo que su elevado costo se amortiza rápidamente. También se recomienda el cambio de combustible, de caldera de carbón o gasóleo a caldera de gas natural. 2. Instalar placas solares térmicas como apoyo a un sistema de caldera: un sistema de energía solar térmica permite abastecer una parte de la demanda de energía con importantes ahorros y reducciones de la contaminación.

Sanitaria: medidas de gestión.

Existen, además, otras medidas de reducción del gasto energético que actúan sobre los puntos de consumo: 1. Reducir el caudal y la temperatura del agua con la implementación de dispositivos eficientes: utilización de llaves de lavamanos con pulsador, detectores de manos y perlizadores16 (dispositivo ahorrador de agua cuyo funcionamiento se basa en la mezcla de agua con aire produciendo un chorro abundante y suave generando un ahorro de hasta un 50% de agua y energía). 2. M ejorar la aislación del sistema de distribución y almacenamiento de agua caliente sanitaria: las conducciones deberán estar bien aisladas, así como el depósito de acumulación de ACS para reducir al mínimo las pérdidas que se puedan producir por conducción. Se trata de una medida sencilla de implementar y de bajo coste.

Para mayor información consultar la “Guía básica de calderas de condensación” de la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: http://www.fenercom.com/pages/publicaciones/libros-y-guias-tecnicas.php 16 Para mayor información consultar la “Guía de Eficiencia Energética para establecimientos de Salud” de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética: http://www.acee.cl/recursos/guias apartado de “Edificación” 15

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3. Fijar una adecuada temperatura en los depósitos de acumulación y la temperatura de uso: por cada grado que se ajuste la temperatura se conseguirá reducir el consumo aproximadamente un 7%.17 El IDAE además recomienda en la “Guía práctica sobre instalaciones individuales de calefacción y Agua Caliente Sanitaria (ACS) en edificios de viviendas”18 una temperatura de entre 55 y 60ºC en el depósito de acumulación y si la producción es instantánea, entre 30 y 35ºC. 4. Mantener una adecuada mantención y revisión de las bombas: una mantención preventiva adecuada ayudará a detectar las anomalías y reducirá las pérdidas de calor que puedan producirse por un mal funcionamiento de los equipos. • Adopción de hábitos de uso responsable

Adopción de hábitos de uso responsable

No desperdiciar agua caliente sanitaria

AChEE

5.4.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES) Los sistemas de climatización utilizados en los edificios de las IES son muy variados: •• Calderas. •• Chillers. •• Splits. •• Radiadores eléctricos. •• Estufas de leña. •• Estufas de gas. Algunos edificios no disponen de un sistema de calefacción formal o permanente. En estos casos se recurre al uso de termoventiladores eléctricos o estufas de gas licuado portátiles. Los sistemas de producción de ACS son muy escasos, salvo en el caso de instalaciones deportivas. No se dispone de información detallada del uso de agua caliente en los casinos por estar generalmente concesionados.

Figura 15. Medida de Mejora de Eficiencia Energética en Agua Caliente Sanitaria: adopción de hábitos de uso responsable.

1. No desperdiciar agua caliente sanitaria: se debe tratar de usar el agua caliente que realmente sea necesaria, sin desperdiciarla y se vigilará siempre que las llaves de lavamanos y duchas permanecen bien cerrados. Además, cuando no se necesite que el agua esté caliente no se accionará la llave de lavamanos del agua caliente, evitando en muchos casos el consumo de energía.

17 18

Fuente: IDAE (www.idae.es) IDAE: www.idae.es > Publicaciones> Ahorro y eficiencia energética>Edificios

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

A continuación se incluye un ejemplo de identificación y cálculo de MMEE en climatización en una IES:

Caso práctico MMEE CLIMATIZACIÓN EN UN CAMPUS DE TEMUCO Situación: La caldera que suministra agua caliente para calefacción a dos edificios de un campus de Temuco, está equipada con un quemador de diesel. Propuesta de mejora: Se propone la sustitución del quemador de diesel por un quemador de gas licuado, de manera que el proceso de combustión será más eficiente por la utilización de un combustible gaseoso en lugar de un combustible líquido. El resultado del consumo energético del sistema de calefacción será menor Cálculo justificativo: Se conoce el consumo actual de combustible diesel para calefacción (112.040 litros/año). Se toma el valor del poder calorífico inferior (PCI) del combustible diesel (10,01 kWh/litro) para obtener la energía consumida (1.121.520 kWh), siguiendo la siguiente ecuación: Energía [kWh/año] = Volumen [litros/año] x PCI [kWh/litro]

A través de los análisis de gases de combustión que se efectúan periódicamente, se conoce el rendimiento actual del proceso de combustión de la caldera equipada con quemador diesel. Dicho rendimiento asciende al 89%. Conocido el rendimiento, se puede calcular el calor que entrega el quemador: Calor [kWh/año] = Energía [kWh/año] x Rendimiento 998.135 kWh/año = 1.121.520 kWh/año x 0,89

El quemador diesel entrega 998.135 kWh/año, necesarios para satisfacer la demanda de calefacción de los edificios. Se estima que el rendimiento del proceso de combustión mejorará en un 4% por la utilización de gas licuado en lugar de diesel, de manera que el rendimiento final alcanzará un 93%. 998.135 kWh/año = 1.061.846 kWh/año x 0,94

Satisfaciendo la misma demanda térmica, el quemador de gas licuado consumirá 1.061.846 kWh/año.

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AChEE

El ahorro energético vendrá determinado por la diferencia de consumo entre diesel y gas licuado: Ahorro [kWh/año] = Energía diesel [kWh/año] - Energía gas [kWh/año] 59.674 kWh/año = 1.121.520 kWh/año - 1.061.846 kWh/año

Resultados: El ahorro económico es función del ahorro energético y la diferencia de costo de los combustibles: Ahorro económico [kWh/año] = Energía diesel [kWh/año] x Costo diesel [$/kWh] - Energía gas [kWh/año] x Costo gas [$/kWh]

Se conoce el costo de los combustibles (valor de referencia promedio de consumos reales de 2012):

Diesel

612 $/litro

Gas licuado

712 $/kg

Utilizando los factores de conversión 10,01 kWh/litro para el diesel y 13,11 kWh/kg para gas licuado, se obtiene:

Diesel

61,1 $/kWh

Gas licuado

53,3 $/kWh

Finalmente:

13.527.480 $/año = 1.121.520 kWh/año x 61,1 $/kWh - 1.031.846 kWh/año x 53,3 $/kWh

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS años

1.121.520

1.031.846

59.674

5,3%

13.527.480

2.850.000

0,2

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

5.5 MMEE en sistemas de edificación

CONDUCCIÓN CALEFACCIÓN INFILTRACIÓN

ENVOLVENTE TÉRMICA CONDUCCIÓN

5.5.1 Conceptos básicos • Envolvente térmica: conjunto de elementos constructivos del edificio que lo protege de las condiciones climáticas externas (complejos de techumbre, muros, pisos y ventanas). • Termopanel: sistema de dos o más vidrios herméticamente sellados, con una cámara de aire o gas inerte en su interior. También se conoce como Doble Vidriado Hermético (DVH). • Burletes: material que se instala para evitar infiltraciones por las ventanas. • Factor solar: cociente entre la cantidad de energía que entra a través de un vidrio y la energía solar exterior incidente. A menor factor solar menores serán las ganancias de calor.

REFRIGERACIÓN

RADIACIÓN

Figura 16. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de la envolvente: opciones de reducción de pérdidas.

• Medidas de reducción de la conducción: Reducen las pérdidas asociadas al flujo térmico que se genera entre el interior y el exterior del edificio por diferencias de temperaturas. Pueden ser MMEE que impliquen un recambio tecnológico o de gestión:

Aislamiento de elementos de la envolvente térmica (muros, cielos y pisos)

5.5.2 Descripción de las MMEE en edificación Las medidas de ahorro en edificación están enfocadas principalmente a disminuir la demanda de calefacción y refrigeración. Esto se conseguirá mediante la reducción de pérdidas generadas a través de la envolvente térmica del edificio, o con el aumento del rendimiento energético de los sistemas de calefacción y refrigeración. Las medidas de ahorro que permiten reducir pérdidas energéticas en edificación se clasifican de la siguiente forma:

INFILTRACIÓN

Reducción de la conducción de flujo hacia el exterior

Sustitución de puertas y marcos de ventanas

Sustitución de ventanas de vidrio simple por termopanel Aislamiento de conductos

Figura 17. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de reducción de pérdidas por conducción.

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• Medidas de reducción de infiltraciones Son medidas de gestión que reducen las pérdidas asociadas a las infiltraciones de aire del exterior.

Instalación de burletes en ventanas y puertas Reducción de infiltraciones

AChEE

También será necesario que los usuarios del edificio hagan un uso adecuado de la envolvente y tengan hábitos de uso responsable.

Mantener puertas y ventanas correctamente cerradas

Hábitos de uso responsable

Avisar al responsable si algún elemento no funciona con normalidad

Instalación de cortinas de aire, puertas giratorias y cortinas blackout

Figura 20. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en edificación: adopción de hábitos de uso responsable. Figura 18. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de reducción de infiltraciones.

No se recomienda una reducción total de las infiltraciones de aire en el edificio, ya que no se produciría un flujo de calor hacia el exterior. Esta situación es ventajosa en invierno debido a que se reduce la demanda de calefacción, pero en verano generaría un aumento en la demanda de enfriamiento.

• Medidas de reducción de la radiación Son medidas de gestión que reducen el aporte de calor al interior del edificio, derivado de la radiación solar y de los materiales de construcción.

Aislamiento térmico de fachadas y azoteas

Reducción de la radiación

Mejora del factor solar de superfícies no opacas y fachadas Evitar la insolación directa (toldos, persianas venecianas o sombreamientos)

Figura 19. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética de reducción de radiación.

19

A continuación se nombran las medidas que se emplean con mayor frecuencia en edificación:

• Medidas que implican un recambio tecnológico 1. Sustituir la carpintería de puertas y ventanas: entre otras, se encuentran: •• Sustitución por carpinterías de madera, elemento que disminuye la transmitancia térmica hacia el exterior. •• Sustitución por carpinterías de PVC. Si bien la transmitancia térmica es ligeramente superior que en el caso de la madera, no conlleva costos adicionales derivados del mantenimiento del material. 2. Sustituir las ventanas de vidrio simple: entre otras, se encuentran: •• Sustitución del vidrio simple por otro como el termopanel, de menor transmitancia térmica. •• Instalación de una doble ventana, que genere una cámara de aire interna. Esta medida evita gran parte del flujo térmico entre el interior y el exterior de un edificio. Para mayor información sobre ventanas eficientes el Departamento de Energía de los Estados Unidos19 ha publicado una guía: “Guide to Energy-Efficient Windows”.

US Department of Energy. Energy Efficiency & Renewable Energy: http://www1.eere.energy.gov/library/

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

• Medidas

de gestión

1. Aislar elementos de la envolvente térmica: entre otras, se encuentran: •• Adición de poliestireno expandido o lana de vidrio para aislamiento en muros, del grosor necesario en función de la zona térmica en la que se encuentre el edificio. •• Adición de poliestireno expandido o lana de vidrio para aislamiento en cielos, del grosor necesario en función de la zona térmica en la que se encuentre el edificio. •• Adición de aislamiento en pisos de una capa de aislante que disminuya las pérdidas a través de este elemento. 2. Aislar conductos: por las tuberías y conductos por los que discurre el agua de calefacción se pierde calor debido a la diferencia térmica con el ambiente exterior. El aislamiento de tuberías ayuda a ahorrar dinero, no sólo por evitar la pérdida de calor sino también por proteger las tuberías contra el agua de condensación, la corrosión y los daños mecánicos. Cabe destacar que esta medida es altamente efectiva. Únicamente en aquellos conductos que se encuentren en el exterior del edificio, por lo que en zonas frías donde las conducciones suelen ser internas, esta medida no tendrá mucha aplicabilidad. Para el aislamiento de las tuberías es común el uso con lana de vidrio. 3. Instalar burletes: aplicación de burletes o cintas selladoras, que son tiras de un textil u otro material flexible que se coloca en el canto de las hojas de puertas o ventanas para que cierren herméticamente y evitar las infiltraciones de aire del exterior. 4. Instalar cortinas de aire, puertas giratorias y cortinas blackout: evitan que el aire caliente del interior del edificio se escape a través de ventanas y puertas. 5. Aislar térmicamente fachadas y azoteas: entre otras, se encuentran: •• Adición de aislante en la azotea. Este deberá colocarse debajo de la capa de impermeabilización en un edificio con cubierta caliente, o encima en el caso de una cubierta invertida. •• Adición de aislamiento exterior o interior en

20

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las fachadas, en función de dónde se permita realizar la intervención y del monto de dinero que se quiera gastar. 6. Mejorar el factor solar de superficies no opacas y ventanas: En el caso de que la protección solar de ventanas sea opaca y de tonalidad clara, el factor solar será pequeño. Por ello se aconseja el empleo de láminas solares adheridas a los vidrios de las ventanas, ya que además de ser opacas a la radiación infrarroja, minimizan la incidencia que tiene la luz solar y son capaces de reducir la entrada de calor en el edificio hasta un 55% en verano, y reducir sus pérdidas hasta un 20% en invierno. 7. Evitar la insolación directa: entre otras, se encuentran: •• Instalación de toldos, persianas venecianas o sombreamientos que impidan la insolación directa sobre el edificio y por tanto la ganancia de calor durante el verano. • Adopción de hábitos de uso responsable 1. Mantener las puertas y ventanas correctamente cerradas: una ventana que no cierra correctamente será una fuente de pérdidas energéticas muy importante. Es necesario revisar que todas las puertas y ventanas del edificio quedan perfectamente cerradas. 2. Avisar a la persona responsable si algún elemento de la envolvente mencionado en los puntos anteriores no funcionan con normalidad: de la misma forma que en el punto anterior una ventana mal cerrada es una fuente de pérdidas energéticas, una falla en cualquier elemento de la envolvente también dará lugar a importantes pérdidas energéticas y será necesario repararlo con urgencia.

También se puede consultar el “Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica”20 para conocer las exigencias de acondicionamiento térmico de edificios en vigor, que permiten disminuir al máximo las demandas de energía de los mismos.

Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile (MINVU): http://www.minvu.cl, en el apartado de “Normas Legales / Manuales Técnicos”.


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AChEE

5.5.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES) Es habitual que los cerramientos transparentes estén compuestos por vidrios simples en marcos de aluminio sin rotura de puente térmico. No es habitual la utilización de elementos de sombreamiento exterior en las fachadas más expuestas a la insolación. En estas ubicaciones, la tendencia es mitigar la radiación solar por medio de cortinas y persianas interiores. A continuación se incluye un ejemplo de identificación y cálculo de MMEE en edificación en las IES:

Caso práctico MMEE EDIFICACIÓN EN UNA IES Situación: Las paredes laterales de las instalaciones de la piscina temperada de una Institución de Educación Superior no disponen de aislamiento térmico. Propuesta de mejora: Se propone instalar un sistema de aislamiento térmico por el exterior de estas paredes con el fin de reducir las pérdidas de calor. Cálculo justificativo: Se considera que la transmitancia térmica de los muros sin aislamiento tiene un valor de 1,6 W/m2K Utilizando un sistema basado en panel rígido de poliestireno expandido de 40 mm de espesor, el muro renovado alcanza un valor de transmitancia térmica de 0,58 W/ m2K. Los muros pendientes de aislar tienen una superficie total de 700 m2. Se toman 15K como diferencia entre la temperatura interior y exterior. Las pérdidas térmicas, en términos de potencia, se calculan mediante la siguiente ecuación: Pérdidas [W] = U[W/(m^2 K)]x A[m^2 ]x ΔT [K]

Se considera un periodo de funcionamiento de seis meses (4.320 horas), durante el cual se mantiene la piscina temperada utilizando un sistema de calefacción.

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

En este caso las pérdidas antes y después de la ejecución del sistema de aislamiento térmico serían:

Situación

Sin aislamiento térmico

Con aislamiento térmico

Pérdidas (W)

16.800

6.090

Energía (kWh)

72.576

26.309

El ahorro resultante es de 46.267 kWh anuales. Resultados: Se parte del conocimiento del costo de la energía (79,71 $/kWh) y de la instalación del aislamiento térmico (30.300 $/m2)

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS años

72.576

26.309

46.267

63,7%

3.687.943

21.210.000

5,7

5.6 MMEE en equipos 5.6.1 Conceptos básicos • Factor de carga: valor que tiene en cuenta el tiempo que el equipo funciona realmente al 100% de su potencia. • Variador de frecuencia: sistema que controla la velocidad de funcionamiento de un motor a través de la variación frecuencia de la energía que alimenta al motor. • Consumos “vampiro”: consumo de energía de los equipos cuando no están en funcionamiento, solo por estar enchufados.

5.6.2 Descripción de las MMEE en equipos EQUIPOS

Bajo el término equipo se incluye una variedad de los mismos, ya sean equipos ofimáticos, electrodomésticos, entre otros, pero también se puede estar haciendo referencia a otros equipos como pueden ser los ascensores. Se incluyen en este apartado todos aquellos elementos consumidores de energía que no se incorporan dentro de los sistemas de iluminación, climatización y ACS. El ahorro en equipos debe orientarse a reducir los factores que influyen en el consumo de energía: potencia instalada y tiempo de utilización de los equipos.

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Medidas que implican un recambio tecnológico

• Medidas

de gestión Instalar zapatillas programables o eliminadoras de stand-by

Sustituir computador de escritorio por notebook

Sustituir equipos por otros eficientes

Sustituir pantallas convencionales por LCD

Instalar sistemas reguladores

Instalar sistemas de control de ascensores

Instalar variadores de frecuencia en motores de ascensores

Sustituir ascensor por uno de tracción vertical

Figura 21. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en equipos:

AChEE

Tener una política de compra de equipos eficientes

medidas que implican un recambio tecnológico.

  Figura 22. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en equipos:

1. Sustituir equipos por otros eficientes: •• Sustitución del computador de escritorio por un notebook. Esta opción reduce el consumo de manera importante. Se estima que un computador portátil consume alrededor de la mitad de energía que un computador de escritorio de las mismas características21. •• Sustitución de la pantalla convencional del equipo computacional por una pantalla LCD. Esta tecnología proporciona alta resolución y ofrece ahorros de un 37% en funcionamiento y un 40% en modo stand-by22. •• Sustitución del ascensor eléctrico de tracción o el hidráulico por un ascensor de tracción vertical, que funciona por efecto imán con frecuencia y tensión variables, proporcionando arranque y parada suave. Además, al no utilizar sistema de engranajes se evitan pérdidas por rozamiento, se necesita un espacio para la cabina de menor tamaño y se reduce hasta 10 veces el ruido.

medidas de gestión.

1. Instalar sistemas reguladores en equipos de oficina: permiten la desconexión total de los equipos y así evitar los consumos “vampiro”23. A continuación se describen las tres tipologías existentes: •• Zapatillas convencionales. Se accionan de modo manual y, por tanto, debe ser el usuario el encargado de desconectar y conectar los equipos cuando corresponda. •• Zapatillas programables. Se programa un horario de encendido y apagado, sin que el usuario tenga que apagar y encender. •• Zapatillas eliminadoras del stand-by. Miden la corriente de los aparatos cuando están encendidos. De esta forma detectan el modo stand-by y cortan por completo el paso de la corriente, permitiendo su paso cuando el equipo de nuevo demande potencia. Estas zapatillas pueden actuar de forma individual sobre cada equipo o a nivel de red.

Con estas medidas se pueden obtener ahorros entre un 25% y un 40% frente a los ascensores eléctricos de tracción y hasta un 60% frente a los hidráulicos. Fuente: Energy Star Fuente: Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) 23 Consumo vampiro: energía que emplean los equipos eléctricos cuando no están en uso pero sí están conectados al enchufe. (Ministerio de Energía del Gobierno de Chile) 21 22

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

2. Instalar sistemas reguladores en ascensores: sistemas de control en ascensores, que proporcionan un uso eficiente gracias a que detectan el ascensor más cercano al punto que esté siendo solicitado y el sentido ascendente o descendente en que se esté moviendo.

El sistema de etiquetado usa una escala de 7 clases identificadas por una letra que va desde A para los artefactos más eficientes hasta la letra G para aquellos de menor nivel de eficiencia energética.

3. Incorporar elementos que aumenten el rendimiento de la instalación: instalar variadores de frecuencia en el motor del ascensor altera la frecuencia de alimentación y la tensión en la misma proporción, manteniendo constante el flujo magnético de la máquina. De esta forma los ascensores arrancan y frenan progresivamente reduciendo el máximo de consumo del motor. Pueden proporcionar ahorros entre un 3% y un 35%. 4. Definir una política de compras de equipos eficientes: una importante medida de ahorro se basa en la incorporación de criterios de eficiencia energética en la compra de equipos. Para facilitar esta medida, en Chile se dispone desde hace ya algunos años de un sistema de etiquetado basado en la normativa europea que se está implantando cada vez a más tipos de equipos como refrigeradores, ampolletas entre otros que permite identificar los equipos con mayor nivel de eficiencia energética.

Figura 23. Ejemplo de etiqueta de eficiencia energética. Fuente: NCh 3000. Of2006.

-76-


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• Adopción de hábitos de uso responsable Desconectar equipos al finalizar su uso

Imprimir y fotocopiar varias páginas por hoja y a doble cara Hábitos de uso responsable Configurar los equipos en modo ahorro

Cambiar el uso del ascensor por las escaleras

AChEE

5.6.3 Situación en el sector de las Instituciones de Educación Superior (IES) Los equipos más habituales en las IES son los computadores, tanto en salas de clase y laboratorios con fines educativos, como en oficinas de carácter administrativo. En general, los computadores son de tipo escritorio, aunque es común observar equipos notebook, normalmente asignados a personal académico e investigador. Otros equipos tecnológicos frecuentes son los data-show y las impresoras. Las facultades de perfil científico disponen de laboratorios por lo que, en ocasiones, la carga energética atribuible a equipos de laboratorio es importante.

Figura 24. Medidas de Mejora de Eficiencia Energética en equipos: adopción de hábitos de uso responsable.

A continuación se nombran las medidas que se emplean con mayor frecuencia: 1. Apagar los equipos cuando no se estén utilizando: en el caso de los computadores, se deberán desconectar tanto la unidad central como la pantalla. 2. Utilizar los equipos tales como impresoras o fotocopiadoras de forma razonable: se recomienda imprimir y fotocopiar a doble cara o imprimiendo varias páginas por hoja y evitar imprimir e-mails. 3. Configurar los equipos de oficina en modo ahorro: configurar el computador en modo suspensión o hibernación para que se apaguen tras un tiempo sin utilizarlos y dejen de consumir energía. También se puede reducir el consumo de la pantalla y de las impresoras. 4. Sensibilizar a los usuarios de las instalaciones sobre la importancia del uso de los ascensores de un modo racional, eligiendo las escaleras siempre que sea posible: además de reducir el consumo energético de los ascensores se estará incorporando un hábito saludable para los usuarios del establecimiento educacional.

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

A continuación se incluye un ejemplo de identificación y cálculo de MMEE en equipos de oficina en las IES:

Caso práctico MMEE EQUIPOS DE OFICINA EN UN CAMPUS DE SANTIAGO Situación: Un pequeño campus en Santiago está dotado con 123 computadores de escritorio, distribuidos entre salas de clase, laboratorios, biblioteca y oficinas. Los computadores tienen una potencia instalada de 160 W, sin considerar el monitor. Propuesta de mejora: La propuesta de mejora de la eficiencia energética consiste en la sustitución de 80 de los computadores actuales por equipos “thin client”. Un “thin client” es un pequeño computador diseñado para funcionar en red, conectando un computador de manera remota, así el grueso del esfuerzo de cómputo es realizado por un servidor. Estos equipos no tienen partes móviles (disco duro, ventilador) y su consumo energético es significativamente inferior a los PC convencionales. Determinados usos informáticos que no exigen gran potencia de cálculo permiten la implementación de los sistemas basados en “thin client”, como navegación por internet, consulta de correo electrónico, procesadores de texto u hojas de cálculo. Cálculo justificativo: Se conoce el catastro de computadores, la potencia de los equipos y la estimación del número de horas de funcionamiento: Equipo

PC

PC

Usuario

Alumnos

Funcionarios

Cantidad (Ud)

100

23

Potencia (W)

160

160

1.000

1.800

16.000

6.624

Funcionamiento (h/año) Energía (kWh)

El consumo actual correspondiente a los computadores es de 22.624 kWh. Se propone la sustitución de 60 de los computadores accesibles a los alumnos y 20 computadores de funcionarios

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AChEE

por terminales “thin client” con un consumo de 9 W.

Equipo

PC

Thin Client

PC

Thin Client

Usuario

Alumnos

Alumnos

Funcionarios

Funcionarios

Cantidad (Ud)

40

60

3

20

160

9

160

9

Funcionamiento (h/año)

1.000

1.000

1.800

1.800

Energía (kWh)

6.400

540

864

324

Potencia (W)

Según la propuesta de MMEE, el consumo energético correspondiente a los computadores será de 8.128 kWh, resultando un ahorro energético de 14.496 kWh (64%). Resultados: Considerando un costo de la electricidad de 80,35 $/kWh y el costo de los equipos de 280.000 $/ud, resulta:

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS* años

22.624

8.128

14.796

64%

1.188.859

22.400.000

18,8

Se observa que el PRS supera la vida útil del equipo. Sin embargo el enfoque más adecuado en este caso sería considerar el sobrecosto de la utilización de equipos “thin client”. Esta estrategia podría permitir la reducción del costo de la renovación de los computadores.

Energía Inicial kWh/año

Energía Propuesta kWh/año

Ahorro energético kWh/año

Ahorro energético s/ inicial

Ahorro económico $/año

Inversión $

PRS* años

22.624

8.128

14.796

64%

1.188.859

0

-

*PRS: Es el Periodo de Retorno Simple, que es la manera más sencilla de saber el tiempo en el que se puede recuperar la inversión.

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

5.7 Metodología de Medición y Verificación (M&V) de MMEE La ejecución de una Medida de Mejora de la Eficiencia Energética (MMEE) no implica necesariamente obtener los resultados previstos por el proyectista de la medida. Para realizar los cálculos de las MMEE se determinan ciertos parámetros que pueden variar durante el periodo de vigencia de la propia MMEE. Evaluar el resultado final de una MMEE mediante observaciones simples como la diferencia entre el consumo energético del año anterior y posterior a la aplicación de la MMEE puede dar lugar a conclusiones erróneas. Un ejemplo habitual es el de un edificio que recibe una MMEE de su sistema de calefacción, siendo el año anterior climatológicamente muy benigno, y el posterior muy duro. La comparación de consumos de años consecutivos (sin corregir el efecto de variación climatológica) puede ofrecer un resultado que indique que la MMEE lejos de conseguir su objetivo, ha empeorado la situación. Queda así de manifiesto la necesidad de utilizar una metodología más compleja para evaluar el resultado real de las MMEE, lo que lleva al concepto de Medición y Verificación. La Medición y Verificación (M&V)24 es un proceso que consiste en utilizar la medida para establecer de forma fiable el ahorro real generado en una instalación dentro de un programa de gestión de la energía. La principal ventaja de utilizar M&V es obtener una medición verificada los ahorros generados por la instalación energética después de aplicada la Medida de Mejora Eficiencia Energética. Se pueden utilizar las técnicas de Medición y Verificación con los siguientes fines: •• Incrementar el ahorro de energía. •• Referencia para la realización de los pagos. •• Mejorar el financiamiento del proyecto eficiencia.

24 25

-80-

de

Agencia Chilena de Eficiencia Energética: http://www.acee.cl/ Efficiency Valuation Organization:http://www.evo-world.org

•• Mejora del diseño, explotación y mantenimiento de las instalaciones. •• Gestión de los presupuestos de gasto energético. •• Mejora el valor de los créditos de la reducción de emisiones. •• Hacer comprender a la sociedad que la gestión de la energía es una herramienta prioritaria. Con el fin de formalizar el proceso de M&V se ha de redactar el correspondiente Plan de M&V que, generalmente, responde a las directrices marcadas por un protocolo de M&V. Un protocolo de M&V es una guía y procedimiento sistemático y detallado para determinar Ahorro real de una instalación energética. Algunos protocolos utilizados a nivel internacional son los siguientes: •• ASHRAE Guideline 14- US DOE FEMP M&V Guide for US Government Buildings. •• IPMV International Performance Measurement and Verification Protocol. Un plan de M&V es un conjunto de medidas de Eficiencia Energéticas sometidas a evaluación bajo un criterio determinado a través de un protocolo de M&V con el fin de determinar el ahorro real después de aplicar las medidas de Eficiencia Energética. Para el desarrollo de un Plan de Medición y Verificación de las MMEE se recomienda utilizar el protocolo IPMVP “International Performance Measurement and Verification Protocol” de la organización EVO “Efficiency Valuation Organization”. Este plan debe ser aprobado por un CPMVP (Profesional del área certificado en el protocolo internacional de medición y verificación IPMVP, capaz de realizar y validar un plan de M&V) Para mayor información consultar el documento de referencia: IPMVP Volumen I, EVO 10000 – 1:2010 (Es).25


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Dado que un plan de Medición y Verificación (M&V) debe diseñarse específicamente para cada una de las MMEE, se presenta un ejemplo correspondiente a una MMEE en un sistema de generación de calor. En el ejemplo aparecen los siguientes conceptos: Opción del IPMVP: el IPMVP ofrece cuatro opciones para determinar el ahorro: A, B, C y D. Para seleccionar una de ellas hay que tener en cuenta diversos aspectos, como por ejemplo, dónde se establece el límite de medida.

AChEE

5.7.1 Ejemplo de plan de M&V sobre MMEE en un sistema de generación de calor El protocolo IPMVP indica en su Capítulo 5 los contenidos que debe tener un buen Plan de M&V. A continuación se completan dichos epígrafes tomando un caso de MMEE real consistente en la sustitución de un equipo por otro más eficiente.

Límite de medida: límite conceptual que se establece alrededor de los equipos o sistemas para separar los hechos que son relevantes en la determinación del ahorro de los que no lo son.

Objetivo de la MMEE

Efecto cruzado: efecto sobre la energía creado por una MMEE pero que no son medidos dentro del límite de medida.

La MMEE consiste en la sustitución del quemador de diesel por un quemador de gas licuado, consiguiendo una mejora del rendimiento del proceso de combustión.

Periodo de referencia: tiempo seleccionado que representa el funcionamiento de la instalación o sistema antes de la implementación de una MMEE

Esta MMEE no implica cambios en el cuerpo de la caldera. Se considera que las condiciones de funcionamiento (temperaturas de impulsión y retorno, presión, etc.) se mantienen inalteradas tras la implantación de la MMEE.

Variables independientes: parametros que se espera que cambien de forma regular en el tiempo y que tengan un impacto medible sobre el consumo de energía de un sistema o de una instalación. Factores estáticos: características de la instalación que afectan al consumo dentro del límite de medida, pero que no sirven de base para ningún ajuste rutinario. Entre ellas se incluyen las características fijas, medioambientales, operacionales y de mantenimiento. Periodo demostrativo: periodo que sigue a la implementación de una MMEE cuando los informes de ahorro se adhieren al IPMVP.

En la actualidad se dispone de un sistema de calefacción basado en una caldera con quemador de combustible diesel.

Opción del IPMVP y límite de medida Para el cálculo del ahorro correspondiente a la MMEE descrita anteriormente, se utiliza la Opción B por ser la más adecuada entre las cuatro opciones que permite el protocolo IPMVP. Se establece como límite de medida el propio de la caldera, considerando el consumo de combustible y la energía entregada en forma de agua caliente. No se ha identificado ningún efecto cruzado de importancia al implantar la MMEE. Referencia: periodo, energía y mediciones Identificación del periodo de referencia: se toma un periodo de referencia de 12 meses, de manera que se pueda observar un ciclo completo del funcionamiento del sistema de calefacción. Es preciso indicar que para cada MMEE será necesario analizar cuál es el periodo de referencia adecuado, pudiendo llegar a ser una medición instantánea en determinados casos de iluminación.

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

Datos de consumo de referencia: se mide el consumo de energía de la caldera por medio del caudal de combustible consumido.

Se toma un periodo demostrativo de ahorro de 12 meses, de manera que se pueda observar un ciclo completo del funcionamiento del sistema de calefacción.

Durante el periodo de referencia se tiene un consumo de 112.000 litros de diesel, correspondiendo a 1.121.120 kWh (Se utiliza el factor de conversión 10,01 kWh/l para combustible diesel).

Base para el ajuste

Variables independientes: una variable independiente es un parámetro del que se sabe que va a cambiar de forma regular en el tiempo y que va a tener un impacto significativo sobre el consumo de un sistema26. La única variable independiente que se toma en consideración en este caso, es el la demanda térmica de calefacción. La demanda térmica de calefacción se mide por medio de un contador de calor. Este instrumento mide simultáneamente la diferencia de temperatura entre la impulsión y el retorno del circuito de calefacción y el propio caudal de dicho circuito. La demanda térmica de calefacción durante el periodo de referencia es de 930.530 kWh Factores estáticos: se considera que las temperaturas de impulsión y retorno del circuito de calefacción y las condiciones de la sala de calderas y chimenea no cambian en el tiempo. Los posibles cambios que experimenten estas variables tienen que ser monitorizados durante todo el periodo demostrativo de ahorro.27 Condiciones de referencia que no cumplen condiciones requeridas: no aplica. Tamaño, tipo y aislamiento de cualquier elemento del edificio: no aplica. Inventario de equipos: caldera de agua caliente (800 kW) con quemador de combustible diesel. Procedimiento de operación de los equipos: el sistema de calefacción entrega el calor en forma de agua caliente y gestiona su marcha y paro en función de la temperatura del agua en el circuito. Problemas significativos durante el periodo de referencia: no se han identificado. Periodo demostrativo de ahorros

26 27

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EVO 10000-1:2010 (Es) EVO 10000-1:2010 (Es)

Se toma el enfoque de “consumo de energía evitado”, de manera que se aplicarán las condiciones de tiempo de funcionamiento del periodo demostrativo de ahorro al periodo de referencia.

Procedimiento de análisis Medición de la línea base: en base a las mediciones correspondientes al periodo de referencia se determina un modelo matemático que permite calcular el consumo del quemador original ante diversas condiciones de demanda térmica. Dada la siguiente ecuación, es posible determinar el comportamiento energético del quemador antes de la MMEE en función de la demanda térmica en el periodo demostrativo de ahorro (Dt): Energíalínea base ajustada [kWh] = 1,205 x Dt [kWh]

Medición de la línea resultado: se determina el consumo energético de la caldera por medición del consumo de combustible y utilizando el factor de conversión adecuado (13,11 kWh/kg en el caso de GLP): Medición de la línea resultado: se determina el consumo energético de la caldera por medición del consumo de combustible y utilizando el factor de conversión adecuado (13,11 kWh/kg en el caso de GLP): Energíalínea resultado [kWh] = ConsumoGLP [kg] x FCGLP [kWh/kg]

Determinación del ahorro: tomando el enfoque de


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consumos evitados, se ha de calcular el consumo en línea base ajustado con la medición de demanda térmica durante el periodo demostrativo de ahorro y compararlo con el consumo energético en línea resultado. Ahorro = Energíalínea base ajustada - Energíalínea resultado

Precios de la energía: se considera como precio de la energía a efectos del cálculo del ahorro, el precio promediado del combustible a lo largo del periodo demostrativo de ahorro. Especificaciones de la medida Medición del consumo de combustible: la medición del consumo de combustible se realizará por medio de contador analógico exclusivo para la caldera objeto de estudio. La medición del consumo de combustible de la caldera se realizará inmediatamente antes de la elaboración del informe. Como medida de control se sugiere una medición semanal. Medición de la demanda térmica: la medición de la demanda térmica se realizará por medio de un contador de calor. Este instrumento mide simultáneamente caudal y la diferencia de temperatura entre la impulsión y el retorno del circuito de calefacción. Responsabilidades de monitorización El gestor energético será el encargado de asignar la responsabilidad de realizar las mediciones indicadas. Precisión esperada La máxima incertidumbre exigible a los equipos de medida es del 4%. Presupuesto Se considera que la ejecución del Plan de M&V no exige contar con recursos externos. Los trabajos necesarios se incorporan a las tareas del equipo de mantención y del gestor energético.

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FASE III: IDENTIFICACIÓN Y CÁLCULO DE MMEE

Formato del informe El informe de cálculo de ahorro de tener al menos los siguientes contenidos: •• Periodo demostrativo (línea resultado). ȣȣ Inicio. ȣȣ Fin. ȣȣ Medición de consumo de combustible. ȣȣ Medición de demanda térmica. •• Ajuste del periodo de referencia (línea base). •• Precio de la energía. •• Ahorro calculado. ȣȣ Ahorro energético. ȣȣ Ahorro económico. Garantía de la calidad El informe de ahorro será revisado y validado por al menos un profesional diferente al responsable de elaborarlo.

RESULTADOS CONSEGUIDOS •• MMEE identificadas y calculadas. •• Plan de M&V de las MMEE. •• Informe demostrativo de ahorro.

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5.8 Referencias •• Documento “Sistemas eficientes de climatización y uso de energías renovables” publicada en la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid. •• Guía básica de calderas de condensación (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid). •• Guía básica de calderas de condensación (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid). •• Guía de Eficiencia Energética para establecimientos de Salud (Agencia Chilena de Eficiencia Energética). •• Guía práctica sobre instalaciones individuales de calefacción y Agua Caliente Sanitaria (ACS) (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, IDAE). •• Guide to Energy-Efficient Windows (US Department of Energy. Energy Efficiency & Renewable Energy). •• ASHRAE Guideline 14- US DOE FEMP M&V Guide for US Government Buildings. •• IPMVP “International Performance Measurement and Verification Protocol” (Organización EVO “Efficiency Valuation Organization”).


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6.

Gestión de la energía y mejora continua La gestión de la energía consiste en adoptar una serie de acciones para el seguimiento y control de los consumos con el fin de la mejora continua. La implementación de medidas de gestión de la energía es aplicable a una IES que quiera conseguir una reducción y optimización de sus consumos.


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Objetivo Implementar nuevas oportunidades de mejora, relacionadas con la gestión de la energía, definiendo los indicadores más adecuados para el seguimiento de los consumos energéticos. También se presentarán los beneficios de un Sistema de Gestión de la Energía (SGE) según la norma ISO 50001 y cómo un diagnóstico energético puede ser empleado como punto de partida en la implementación de un SGE.

6.1 Indicadores de seguimiento energético Como parte de una correcta gestión de la energía, es necesario realizar un seguimiento periódico de los consumos energéticos de las instalaciones. Este seguimiento puede realizarse en base a diferentes indicadores energéticos que caractericen el consumo de energía de una determinada organización. El disponer de indicadores energéticos permite realizar comparaciones a lo largo del tiempo o con valores de sistemas e instalaciones análogas. Cada IES debe establecer los indicadores para realizar el seguimiento de su desempeño energético, en función de sus características y naturaleza. Asimismo, deberá actualizarlos cuando se produzcan cambios en las actividades que puedan afectar al seguimiento de los mismos. Entre los indicadores energéticos más habituales se encuentran: •• Consumo de energía por unidad temporal (año, mes, día, etc.). •• Consumo de energía por superficie construida, calefaccionada, refrigerada, iluminada, etc. •• Consumo de energía por porcentaje de ocupación. •• Consumo de energía en base a parámetros climatológicos (temperatura, humedad, pluviosidad, etc).

En la tabla a continuación se definen algunos indicadores energéticos que pueden ser de utilidad en las IES: Tabla 30. Indicadores de desempeño energético.

Indicador Consumo mensual de energía eléctrica por instalación e institución.

Unidades kWh/m2

Consumo anual de energía eléctrica por instalación e kWh/m2 institución. Consumo mensual de petróleo por instalación e institución.

Lt/m2

Consumo anual de petróleo por instalación e institución.

Lt/m2

Consumo mensual de gas por instalación e institución.

m3/m2

Consumo anual de gas por m3/m2 instalación e institución.

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GESTIÓN DE LA ENERGÍA Y MEJORA CONTÍNUA

las organizaciones dispongan.

6.2 Sistemas de Gestión de la Energía (SGE) según la norma ISO 50001

Mejoramiento contínuo

Política Energética

Sistema de Gestión de la Energía “Conjunto de elementos interrelacionados o que interactúan para establecer una política y objetivos energéticos, además de los procesos y procedimientos necesarios para alcanzar esos objetivos”. Norma ISO 50001

Un sistema de gestión está basado en el principio de mejora continua, que debe regir cualquier sistema de gestión sea cual sea su objeto (medioambiente, calidad, energía) asimismo en el ciclo de mejoramiento continuo PDCA (Plan, Do, Check, Act = planificar, hacer, verificar, actuar). Además, es compatible con otros sistemas de gestión que

Energética

Revisión por la gerencia

Implementación y operación

Monitoreo, medición y análisis

No conformidades, corrección, acción correctiva y preventiva Auditoría interna del SGE

Figura 25. Ciclo de mejoramiento continuo del sistema de gestión de la energía. Fuente: Guía de Implementación Sistema de Gestión de la Energía basado en la ISO 50001.

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Agencia Chilena de Eficiencia Energética

6.2.1 Beneficios de la implementación de un SGE

AChEE

Beneficios económicos

La norma ISO 50001 puede ser utilizada por los establecimientos educacionales como una herramienta de ayuda para obtener mejoras significativas en su eficiencia energética. Esta norma no establece requisitos absolutos para el desempeño energético (fuera de los incluidos en la política energética, el cumplimiento de los requisitos legales y la mejora continua), lo cual posibilita su implementación en cualquier tipo de organización, independiente de su tamaño, sector y ubicación.

Uno de los beneficios más palpables de la implementación de un SGE es la reducción de costos, asociada a la reducción de consumo energético. Un SGE permite mantener niveles de consumo estables en el tiempo gracias a una adecuada gestión del uso de la energía. En la gráfica que se muestra a continuación se puede ver la reducción de los costos asociados al consumo de energía relacionados con el tiempo y las diferentes medidas de eficiencia energética.

Permite ahorrar costos mejorando la competitividad de las IES y disminuyendo el consumo de energía primaria y, por tanto, las emisiones de CO2 a la atmósfera. A continuación se indican los principales beneficios económicos y ambientales de la implementación de un SGE de acuerdo a lo establecido en la norma ISO 50001.

Costes +5% 0 -5% -10% -15% -20% -25% Implementación de gestión energética

Incremento de consumo de energía

Inversiones de ahorro sencillas (Ej: eliminación stand by) Reducción gracias a la aplicación de acciones de ahorros simples

Inversiones complejas (Ej: cambio climatizador)

Reducción gracias a la aplicación de acciones de ahorro más complejas

Años

La eficiencia y el ahorro energético se convierten en un “cultura de empresa”

Gráfico 6. Reducción de costos tras la implementación de un SGE. Fuente: SEI Sustainable Energy Ireland.

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Beneficios ambientales

de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE) publicada en su versión inicial en 2011 y revisada en 2012.

La reducción del consumo energético también conlleva beneficios de carácter ambiental, al disminuir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) derivadas del consumo de diferentes fuentes. Esta reducción será directamente proporcional a la reducción del consumo, de manera que a mayor ahorro energético obtenido más emisiones de GEI evitadas. Cantidad de CO2 emitido a la atmósfera debido al consumo 350 300

27%

250 ton

•• Análisis de brechas La realización de un análisis de brechas es una tarea indispensable para conocer en qué medida la gestión energética actual de la organización se adecúa a los requisitos establecidos por la norma ISO 50001. De este modo, resulta posible identificar los elementos que la organización ya haya desarrollado y que son más factibles de integrar en el SGE, así como aquéllos que deberán ser elaborados. Los análisis de brechas permiten, por tanto, estimar los esfuerzos específicos que requiere la implementación en la organización.

200 150 100 50 0

Actuales

Tras la implantación de medidas

Figura 26. Ejemplo de reducción de emisiones de GEI tras la implementación de la norma ISO 50001.

Otros beneficios Por último, la implementación de un SGE puede reportar otros beneficios además de los de carácter económico y/o ambiental. Si el establecimiento educacional decide certificarse bajo los criterios de la norma ISO 50001 demostrará frente a terceras partes su contribución al desarrollo sustentable, tanto en gestión de la energía como en reducción de emisiones. Esta iniciativa dota a las IES certificadas de un valor añadido, siendo un claro ejemplo para el sector y fomentando la eficiencia y la gestión energética en el resto de las instalaciones.

6.2.2 Metodología de implementación de un SGE A continuación se describen los requerimientos de un SGE según lo descrito en la “Guía de Implementación de Sistema de Gestión de la Energía basada en la ISO 50001”

-90-

Esta metodología se basa en 4 pasos:

•• Compromiso de la alta gerencia El compromiso de la Alta Gerencia es un aspecto fundamental en la implementación de un SGE, debiendo asegurar la disponibilidad de los recursos necesarios para la implementación y la mejora del desempeño energético. Su compromiso se ve reflejado, principalmente, en dos elementos: asignar un representante como responsable del sistema y definir la política energética. •• Requerimientos medulares Los elementos medulares son aquellos asociados al área operacional de una organización, representando la médula del SGE. De este modo, el objetivo de esta etapa de la implementación consiste en comprender el contexto energético de la compañía para identificar cuáles son las variables que afectan al uso, consumo y desempeño energético, con el fin de poder enfocar en ellas los esfuerzos de mejora. •• Requerimientos estructurales Los requerimientos estructurales son aquéllos que dan a la gestión energética una connotación sistémica. Estos requerimientos garantizarán el cumplimiento de sus compromisos y el seguimiento de todas las actividades relacionadas con el uso y consumo de la energía, así como con el desempeño energético.


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AChEE

CONSEJO

El diagnóstico energético como punto de partida para la implementación de requerimientos medulares

Para conocer más detalles sobre la ISO 50001, obtener ejemplos de documentación de un SGE y descubrir casos de éxito, visite: http://guiaiso50001.cl/

Los requerimientos medulares se enfocan en la gestión misma de la energía. Permiten comprender el contexto energético de la organización para identificar las áreas de uso y consumo significativo y enfocar en ellas las oportunidades de mejora del desempeño energético.

Requerimientos de la norma ISO 50001 Según el ciclo de mejoramiento continuo que propone la ISO a través de sus estándares, se presentan a continuación los requerimientos de la norma ISO 50001 que, de acuerdo a la metodología de la AChEE, se clasifican en: Requerimientos Medulares, que corresponden a los procedimientos esenciales para observar y mejorar el desempeño energético.

Uno de los requerimientos medulares clave en la implementación de un SGE es el de revisión energética, etapa fundamental en el proceso de planificación energética, al inicio de un SGE. El objetivo final de esta revisión es conocer todos los detalles acerca del uso y consumo de la energía, es decir: cómo, quién, dónde, por qué, se usa la energía en las instalaciones de la organización.

Requerimientos Estructurales, como su nombre lo indica, son aquellos que proveen la estructura en torno a los requerimientos medulares y que convierten la gestión de la energía en un proceso sistemático y controlado.

Figura 27. Esquema del proceso de revisión energética en una organización.

-91-


GESTIÓN DE LA ENERGÍA Y MEJORA CONTÍNUA

El proceso de revisión energética puede realizarse mediante un diagnóstico energético, ya que permite: •• Obtener un conocimiento fiable del consumo energético y su costo asociado •• Identificar y caracterizar las variables que afectan al consumo de energía •• Detectar y evaluar las distintas oportunidades de ahorro y mejora de la eficiencia energética y su repercusión en costo energético y otros asociados Por tanto, la realización de un diagnóstico energético de las instalaciones puede ser el punto de partida para la implementación de un SGE.

RESULTADOS CONSEGUIDOS •• Indicadores de desempeño energético definidos. •• Primera aproximación a la gestión de la energía según ISO 50001.

6.3 Referencias •• Guía de Implementación de Sistema de Gestión de la Energía basada en la ISO 50001. (Agencia Chilena de Eficiencia Energética, AChEE).

-92-


Agencia Chilena de Eficiencia EnergĂŠtica

AChEE

-93-


7.

Anexos


Agencia Chilena de Eficiencia Energética

AChEE

7.1. Anexo I: Fichas de levantamiento de datos ILUMINACIÓN Tabla 31. Ficha de levantamiento de datos de iluminación.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de iluminación

Recinto

Tipo de ampolleta

Potencia (W)

Número de grupos

Número de ampolleta por grupo

Potencia del equipo auxiliar (W)

Potencia total (W) Existencia detectores de presencia Horas al día

Días al año

-95-


ANEXOS

CLIMATIZACIÓN Tabla 32. Ficha de levantamiento de datos de una caldera.

Ficha levantamiento de datos de una caldera

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo

Potencia térmica nominal kW

Rendimiento nominal (%)

Rendimiento real medido (%)

Tipo de regulación del quemador

Año de instalación

Servicio

Horario de operación

Periodo de calefacción

-96-


Agencia Chilena de Eficiencia Energética

AChEE

Tabla 33. Ficha de levantamiento de datos de una estufa.

Ficha levantamiento de datos de una estufa

Designación

Descripción

Tipo

Recinto

Nº Unidades

Marca

Área de calefacción máxima

Potencia (Kcal/h)

Tipo de combustible

Horas de uso anuales

-97-


ANEXOS

Tabla 34. Ficha de levantamiento de datos de un chiller.

Ejemplo de ficha levantamiento de datos de un chiller

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo

Potencia térmica nominal (kW)

Potencia eléctrica nominal (kW)

Rendimiento nominal REE

Año de instalación

Servicio

Horario de Operación

Periodo de refrigeración

-98-


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AChEE

Tabla 35. Ficha de levantamiento de datos de una bomba de impulsión/retorno y recirculación.

Ficha levantamiento de datos de una bomba de impulsión/retorno y recirculación

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo/Tipo

Caudal (m3/h)

Altura max. (m)

Potencia del motor (kW)

Existencia de variador de frecuencia

Existencia de aislamiento en las tuberías de distribución Horas/Año de operación

-99-


ANEXOS

Tabla 36. Ficha de levantamiento de datos de una Unidad Manejadora de Aire.

Ficha de levantamiento de datos de una UMA

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo

Refrigeración Potencia térmica nominal (kW) Calefacción

Climatizadora con freecooling

Climatizadora con recuperador entálpico

Año de instalación

Servicio

Horas/Año de operación

-100-


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AChEE

Tabla 37. Ficha de levantamiento de datos de los elementos terminales.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de elementos terminales

Designación

Descripción

Recinto

Marca

Nº Unidades

Potencia frigorífica (kW)

Potencia térmica (kW)

Horas de funcionamiento

-101-


ANEXOS

PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) Tabla 38. Ficha de levantamiento de datos de la caldera de Agua Caliente Sanitaria.

Ficha de levantamiento de datos de la caldera de ACS

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo

Potencia térmica nominal kW

Rendimiento nominal (%)

Rendimiento real medido (%)

Tipo de regulación del quemador

Año de instalación

Servicio

Horario de operación

-102-


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AChEE

Tabla 39. Ficha de levantamiento de datos del acumulador.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos del termo acumulador de ACS

Designación

Descripción

Recinto

Nº Unidades

Marca

Modelo

Potencia térmica nominal (kW)

Capacidad (litros)

Temperatura acumulación

Año de instalación

-103-


ANEXOS

EQUIPOS Tabla 40. Ficha de levantamiento de datos de computadores.

Ficha de levantamiento de datos de computadores

Designaci贸n

Recinto

Unidades

Potencia nominal (W)

Potencia en stand-by (W)

Horas/a帽o de funcionamiento

Tabla 41. Ficha de levantamiento de datos de impresoras.

Ficha de levantamiento de datos de impresoras

Designaci贸n

Recinto

Unidades

Potencia nominal (W)

Potencia en stand-by (W)

Horas/a帽o de funcionamiento

-104-


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AChEE

Tabla 42. Ficha de levantamiento de datos de otros equipos consumidores de energía.

Ficha de levantamiento de datos de otros equipos

Descripción equipo

Recinto

Unidades

Potencia (W)

Horas de funcionamiento

-105-


ANEXOS

ENVOLVENTE TÉRMICA Tabla 43. Ficha de levantamiento de datos de envolvente térmica.

Ejemplo de ficha de levantamiento de datos de la envolvente térmica

Materialidad principal

Aislamiento de muros

Aislamiento de cielo

Aislamiento de

pisos

Número de puertas

Materialidad de puertas

Número de

ventanas

Materialidad de ventanas

Ventanas

-106-


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7.2 Anexo II: Equipos de medición Se describen a continuación cada uno de los equipos de levantamiento de datos con mayor detalle.

7.2.1 Analizador de redes Suministra información sobre la evolución del consumo de electricidad y la potencia a lo largo del tiempo. Ofrece información sobre los horarios de funcionamiento reales, la existencia de consumos “vampiro”, entre otros.

AChEE

que se desea conocer. Así, aunque el tiempo más habitual de medición suele ser una semana, se puede programar para hacer mediciones instantáneas o de periodos más extensos. La variación del consumo a lo largo del tiempo se expresa gráficamente a través de las curvas de consumo o curvas de carga. A continuación se muestra un ejemplo de la curva del consumo eléctrico obtenido de la instalación de un analizador de redes en un edificio de oficinas en un día laboral:

Será necesario saber si la red es trifásica (formado por tres corrientes alternas) o monofásica para indicarlo así en el aparato de medida si es que el equipo lo permite. Se utiliza para obtener información extra sobre el consumo eléctrico, especialmente para saber más sobre el momento en el que éste tiene lugar, así como cuando se desee aislar el consumo de algún equipo o parte de la instalación del total. Por ejemplo: cuando exista una única conexión para varios edificios y se pretende aislar el consumo de uno de ellos, o se quiera aislar el de un equipo en concreto del resto de la instalación. De forma habitual, el analizador de redes se instala en un tablero eléctrico, que puede ser el general del edificio o un tablero secundario, dependiendo si se quiere medir respectivamente el consumo total o el parcial. El tiempo de medición se puede ajustar a la información

Gráfico 7. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un analizador de redes en una oficina.

Se aprecia en el gráfico un aumento importante del consumo desde las 07:00 horas, momento en el que abren las oficinas. Una hora después disminuye de una manera más progresiva hasta la hora del almuerzo, por la tarde se vuelve a ver otro ligero aumento. Resulta destacable el consumo base que se produce durante la noche. Parte del cuál es inevitable, debido al consumo de los servidores, sistemas de seguridad y otros equipos; y la otra parte, se podrá eliminar pues se trata de los consumos “vampiro” ocasionados por las pantallas encendidas o los aparatos en modo stand-by, entre otros.

7.2.2 Registrador de temperatura

Figura 28. Analizador de redes.

Suministra información sobre la evolución de la temperatura en una sala a lo largo del tiempo. Se utiliza principalmente en aquellas instalaciones en las que la climatización tenga un peso importante respecto al consumo total, así como cuando se quiera saber el tiempo de funcionamiento y las condiciones de la climatización. -107-


ANEXOS

Por lo general, se selecciona la sala de donde se desea obtener la información y se sitúa cerca de donde vaya a estar el trabajador o alumno. El equipo debe situarse alejado de cualquier fuente de calor/frío. El tiempo de medición es variable, por lo general de una semana, dependiendo del ciclo de operación que se requiera. Se muestra a continuación un ejemplo de la evolución de la temperatura de una sala, obtenida con los datos recabados por un registrador de temperatura.

cuando existe una gran diferencia de temperaturas entre lo fotografiado y el ambiente circundante. Se puede realizar una termografía a cualquier objeto cuya temperatura sea diferente de la del ambiente, tales como: •• Tableros eléctricos. •• Calderas. •• Tuberías de distribución. •• Puertas y ventanas. •• Bombas de calor. Al tratarse de una fotografía, el tiempo de medición es instantáneo.

Gráfico 8. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de temperatura.

En el gráfico anterior se compara la temperatura interior de una sala con la potencia de enfriamiento consumida para mantenerla. La curva de potencia de enfriamiento dibuja una doble curva, un claro indicador de que se trata de una instalación que no se utiliza en el horario del almuerzo. Además resulta relevante destacar que el máximo de potencia coincide con la reducción de temperatura en la sala.

7.2.3 Cámara termográfica La cámara termográfica suministra información sobre la temperatura superficial de un cuerpo, lo que permite conocer si se produce un exceso de temperatura en algún elemento y dónde se están produciendo las mayores pérdidas de calor. Se utiliza cuando se quiere obtener información detallada sobre las pérdidas de calor que se producen a través de una envolvente o en un determinado elemento de la instalación. Los resultados obtenidos son relevantes -108-

Figura 29. Cámara termográfica.

Se muestra a continuación el ejemplo de una termografía realizada a las tuberías de una bomba de calor:


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AChEE

7.2.4 Analizador de gases Suministra información sobre el rendimiento de la combustión de una caldera, así como las cantidades de distintos gases de escape de la misma (CO, CO2, O2 e incluso NOx en algún caso). Se usa cuando la caldera existente sea susceptible de ser cambiada, ya sea por antigüedad o porque requiera de un combustible que sea preferible sustituir. Para su utilización se necesita que la caldera esté funcionando y que exista un agujero en la chimenea por donde introducir la sonda de medida.

Figura 30. Termografía a las tuberías de una bomba de calor.

Por lo general, se puede realizar un análisis de gases a cualquier caldera, independiente del combustible que consuma: gasóleo, gas licuado, gas natural, etc. El tiempo de medición es instantáneo.

En la termografía anterior se pueden apreciar los puntos calientes que coinciden con las zonas mal aisladas. En la siguiente termografía, realizada a una cristalera con diferentes hojas de cristal unidas mediante silicona, se puede observar cómo la temperatura de las juntas es considerablemente inferior a la del ambiente (la de la parte inferior), por lo que las mayores pérdidas de calor se producen a través de dichas juntas.

Figura 32. Analizador de gases.

Figura 31. Termografía a una cristalera.

-109-


ANEXOS

A continuación se muestran los resultados obtenidos en un analizador de gases:

Tabla 45. Ejemplo de datos obtenidos con un registrador de ocupación.

Hora

ON ocupado (%)

ON vacante (%)

ON total (%)

0:00

0

0

0

Tabla 44. Ejemplo de datos obtenidos con un analizador de gases de una caldera.

Medición

Resultados

1:00

0

0

0

Combustible

Gas Natural

2:00

0

0

0

O2 referencia

3.0 %

3:00

0

0

0

CO2 máxima

11.9 %

4:00

0

0

0

Temperatura Gas combustión

203.4 ºC

5:00

0

0

0

CO corregido

3 ppm

6:00

0

0

0

O2

13.3 %

7:00

0

0

0

CO

1 ppm

8:00

43

7

50

Lambda (exceso de aire)

2.73

9:00

42

18

60

CO2

4.36%

10:00

50

10

60

Tiro

---- mbar

11:00

57

3

60

Temperatura ambiente

32.9 ºC

12:00

43

17

60

Rendimiento

83.5 %

13:00

56

4

60

14:00

60

0

60

15:00

20

2

22

16:00

40

0

40

7.2.5 Registrador de ocupación El registro de ocupación proporciona información sobre el tiempo que realmente ha estado ocupada una sala, y sobre los periodos en que la iluminación ha estado o no encendida. Se utiliza en lugares con salas donde la iluminación supone un consumo importante, aquellas que sean salas de paso, o que interese conocer su ocupación real. Se coloca en un punto del recinto donde pueda captar la iluminación y el movimiento. Uno de los sensores se coloca enfocando hacia el foco de luz y el otro hacia el lugar de ocupación. El tiempo de medición es variable aunque, por lo general, suele tener una duración de una semana. A continuación se muestra un ejemplo de una tabla con los datos de iluminación y ocupación por hora obtenidos por un registrador de ocupación:

-110-

La segunda columna refleja el porcentaje de encendidos inútiles, es decir los momentos en que la iluminación de la sala se encontraba vacía, sin nadie en su interior.   A continuación se muestra el gráfico que se obtuvo con los datos obtenidos por un registrador de ocupación instalado en la sala de archivos de una universidad:


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AChEE

a nivel de calle y siguiendo el método de los “nueve puntos”. El tiempo de medición es instantáneo.

Gráfico 9. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de ocupación.

Pueden observarse diversos encendidos durante la jornada laboral. Además es destacable que durante la noche la luz permanece encendida.

Figura 33. Luxómetro.

7.2.6 Termoflujómetro

7.2.8 Otros equipos de medición

El uso del termoflujómetro ayuda a determinar la transmitancia térmica de un muro. Mide el flujo de calor a través de un cerramiento a partir de las temperaturas de los ambientes interno y externo junto con la temperatura de la pared interna. Para medir estas temperaturas este equipo viene provisto de una sonda inalámbrica y otra sonda con cuatro sensores.

Además, existen otros equipos que pueden proporcionar información:

Para un resultado más adecuado se recomienda hacer esta medida en invierno cuando el centro educativo está siendo calefaccionado.

•• Pinzas amperimétricas: se emplean para medir la corriente eléctrica de un determinado equipo y determinar así su potencia. •• Metro: se emplean para medir distancias. •• Cámara fotográfica: para ilustrar con fotografías el resultado del diagnóstico. •• Grabadora: para un registro de datos más rápido.

7.2.7 Luxómetro El luxómetro suministra información sobre el nivel de iluminación de un recinto o una calle, permitiendo analizar su conformidad con los niveles de iluminación recomendados y/o necesarios. Permite detectar situaciones de sobreiluminación por la instalación de ampolletas con potencias superiores a las necesarias que elevan el consumo, así como también identificar sectores con iluminación bajo norma. Las medidas de luxometría se realizarán en espacios de consumo permanente o vías tipo para hacer un muestreo de toda la instalación. En el caso de lugares de consumo permanente, se realizará en el punto de trabajo en cuestión y en el caso de alumbrados públicos se realizará -111-


ANEXOS

7.3 Anexo III: Glosario

Desempeño energético: resultados medibles relacionados con la eficiencia energética y el uso y consumo de la energía.

Balance energético: asignación de consumo de energía a equipos, sistemas, operaciones o cualquier otra división de la organización. Burletes: material que se instala para evitar infiltraciones por las ventanas. Célula fotoeléctrica: dispositivo que, al detectar la luz natural, hace que la iluminación se mantenga apagada. Consumo energético: el consumo energético de un sistema es igual a la potencia por el tiempo de utilización. En climatización, el consumo energético es igual al producto de la potencia, al tiempo de funcionamiento y al factor de carga de los equipos. El factor de carga en aquellos equipos que funcionan continuamente tiene como valor la unidad, sin embargo es menor en los equipos que están controlados por sensores (Tª, humedad, presión, etc.) y que funcionan discontinuamente con detenciones y activaciones repentinas. Por otro lado, el consumo de climatización está relacionado con el rendimiento de los equipos de generación de calor y frío:

Consumo energético climatización (kWh)

=

Demanda energética (kWh) Rendimiento

De este modo, algunas de las oportunidades de reducción de consumos en climatización estarán relacionadas con el aumento del rendimiento de los equipos o la disminución de la demanda de calefacción o refrigeración. Consumos “vampiro”: consumo de energía de los equipos cuando no están en funcionamiento, solo por estar enchufados. Demanda energética: en los edificios, la demanda energética es de dos tipos: •• Calefacción Qcalefacción = Qconducción + Qinfiltración – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación)

•• Enfriamiento Qenfriamiento = Qconducción + Qinfiltración + Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación

-112-

Detectores de presencia: dispositivo encargado de conectar la iluminación cuando detecta la presencia de una persona en ese espacio. Dimmer: dispositivo usado para regular el voltaje de una o varias ampolletas. Envolvente térmica: se compone de los cerramientos del edificio que lo protege de las condiciones climáticas externas (complejos de techumbre, muros, pisos y ventanas). Factor de carga: valor que tiene en cuenta el tiempo que el equipo funciona realmente al 100% de su potencia. Factor solar: cociente entre la cantidad de energía que entra a través de un vidrio y la energía solar exterior incidente. A menor factor solar menores serán las ganancias de calor. Freecooling: sistema de enfriamiento gratuito que permite enfriar el aire interior gracias a las menores temperaturas del aire exterior. Interruptores temporizados: interruptor que, al pulsarlo, conecta en este caso la iluminación y está programado para apagarse de manera automática tras un tiempo establecido. Línea base: período de referencia en cuanto a consumos de energía y su costo y, si es posible, su relación con las variables que más influyen en los consumos, como el nivel de actividad, el número de usuarios, variables climatológicas y otras. Los valores así definidos se deben emplear como referencia para el cálculo de los ahorros que se deriven de las mejoras propuestas. Termopanel: sistema de dos o más vidrios herméticamente sellados, con una cámara de aire o gas inerte en su interior. También se conoce como Doble Vidriado Hermético (DVH). Transmitancia térmica: lujo de calor que atraviesa los materiales que forman la envolvente por unidad de superficie y por grado de diferencia de temperatura entre los espacios que separa. Se expresa en W/m2 K. Válvulas termostáticas: sirven para controlar la temperatura que emiten los elementos terminales. Variador de frecuencia: sistema que controla la velocidad de funcionamiento de un motor a través de la variación frecuencia de la energía que alimenta al motor.


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Monseñor Nuncio Sótero Sanz n.º221 Providencia, Santiago - Chile (56-2) 2571 2200 /AChEEnergetica

@AgenciAChEE

info@acee.cl www.acee.cl

Guía de Apoyo al Desarrollo de Diagnósticos Energéticos para Instituciones de Educación Superior  

Educación - Superior

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